Получение полиакрилонитрильных жгутов для углеродных волокон

• Автор: Златоустова, Людмила Александровна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. Общая характеристика работы

2. Литературный обзор

2.1 Требования к акрильным волокнам, применяемым для

производства углеродных волокон

2.1.1 Химический состав прекурсоров

2.1.2 Молекулярная масса и молекулярномассовое распределение

2.1.3 Надмолекулярная физическая структура и степень

ориентации

2.1.4 Линейная плотность ПАН жгутов и элементарных волокон

2.1.5 Физикомеханические показатели
2.1.6 Дефектность элементарных волокон
2.1.7 О пористости ПАН волокон
2.1.8 Содержание неорганических примесей
2.2 Способы получения акрильных нитей и жгутов для
производства углеродных волокон
2.2.1 Мокрый способ получения акрильных прекурсоров
2.2.2 Способ сухомокрого формования
2.2.3 Формование по сухому способу
2.2.4 Формование из расплава
Заключение по литературному обзору
3. Методическая часть
3.1 Объекты исследований
3.1.1 Сополимеры ПАН
3.1.2 Диметилацетамид
3.2 Получение прядильного раствора
3.2.1 Растворение в лабораторных условиях
Растворение в производственных условиях Формование ПАН нитей и жгутов Описание лабораторной установки Описание модернизированного агрегата ПМХВ Методы исследования Показатели прядильного раствора Методы исследования процесса формования Методы испытаний волокна
Экспериментальная часть Исследование возможности повышения качества прядильных растворов ПАН в органических растворителях Добавка ЫС1 в растворы ПАН в ДМФА Добавка 1ЛС1 в растворы ПАН в ДМ А А Производственная проверка технологического процесса с добавкой 1ЛС1 в прядильном растворе ПАН Добавка аммиака
Физикохимические закономерности классификации осадительных ванн
Разработка процесса формования ПАН жгутов в жестких ваннах
Исследование влияния химического состава сополимера АН на свойства ПАН прекурсора
Влияние температуры осадительной ванны на свойства и
структурные особенности волокна
Влияние концентрации ДМАА в осадительной ванне на
физикомеханические свойства волокна
Влияние вязкости на устойчивость формования,
механические показатели волокна
Путь нити в осадительной ванне
4.3.6 Оптимизация процесса сушки волокна
4.3.7 Влияние добавки воды в прядильном растворе на физико
механические показатели волокна и определение допустимого содержания воды в исходном ДМАА
4.4 Производстве иная проверка способа формования на
жестких ваннах
4.4.1 О связи между показателями прекурсора и углеродного
волокна
4.4.2 Паровая и жидкостная пластификационная вытяжка
4.4.3 Модернизация агрегата ПМХВ для формования ПАН жгутов
4.4.4 Наработка установочной партии ПАН жгутов и углеродных
нитей УКН
4.5 Разработка процесса формования ПАН жгутов в ваннах с
низкой коагулирующей способностью
4.5.1 Оптимизация параметров по составу осадительной ванны
4.5.2 Влияние температуры осадительной ванны
4.5.3 Влияние вязкости прядильного раствора
4.5.4 Влияние пути нити в осадительной ванне
4.5.5 Влияние осадительной ванны
4.6 Производственная проверка способа формования на мягких
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Среди них по степени снижения температурного пика во время термостабилизации и качественным показателям конечного УВ наиболее приемлемым оказались сополимеры с итаконовой кислотой . Выполнены детальные исследования , по влиянию содержания ИК на процессы получения исходного ПАН волокна и конечного углеродного волокна. Содержание ИК увеличивали до 5. Введение итаконовой кислоты приводит к снижению прочностных свойств ПАН нитей, но несмотря на это физикомеханические свойства УВ повышаются. Принято оптимальное значение содержания итаконовой кислоты в сополимере 2 3. В рамках рассматриваемого вопроса в литературе часто обсуждается проблема двойного и тройного сополимера 8, . Эта проблема привнесена из текстильной области, где для разрыхления структуры с целыо повышения эластических свойств вводили объмный сомономер метилакрилат и фиксации красителей кислотный сомономер итаконовая кислота. В производстве углеродных волокон разрыхление структуры играет отрицательную роль , . Поэтому рекомендуется использовать двойной
сополимер. Однако его нужно отличать, от применяемого некоторыми фирмами двойного сополимера, содержащего в качестве сомономера метилакрилат. Уже в ранних работах , , , было отмечено большое значение молекулярной массы акрильного прекурсора, которая по мнению авторов должна составлять 0,9 1,0 5 дальтон. ПАН волокно должно иметь высокую молекулярную массу и узкое молекулярно массовое распределение. Установлено, что оптимальное количество фракций полимера с характеристической вязкостью 1 3 длг должно быть около . Использование сополимеров с характеристической вязкостью выше 2,6 дл г молекулярная масса 1 6 не рекомендуется изза ухудшения прядомости и фильтруемости. Ниже 1, дл г молекулярная масса 0 ухудшаются механические свойства волокна. Расчт молекулярной массы выполнен нами при использовании растворителя ДМФА по формуле , С. В сообщениях , приводятся сведения об оптимизации процесса формования акрильного волокна для производства УВ на основе сополимеров с различной молекулярной массой. При содержании роданида натрия в осадительной ванне из сополимера с молекулярной массой 6 4 дальтон прочность ПАН нити составила 0 0 мНтскс. Для сополимера с молекулярной массой 5 дальтон и содержании роданида натрия в ванне прочность нити увеличивается до 0 0 мН текс. Однако дальнейшее увеличение молекулярной массы до 4 дальтон вызывает снижение прочности нити. Это связано с
уменьшением концентрации полимера до 3,8 и образованием рыхлой структуры и наличием пор. По данным работы акрильные прекурсоры с повышенной молекулярной массой в диапазоне 1, 4, 5 дальтон характеризуются высокими начальными экзотермическими эффектами за счт тонкого и плоского поперечного среза, который обусловливает быструю циклизацию в процессе окисления. Установлено, что свойства углеродного волокна улучшаются с ростом молекулярной массы. Продольная поверхность исходных ПАН волокон при молекулярной массе 1, 5 без заметных углублений, волокно имеет круглую форму в поперечном сечении. При повышении молекулярной массы до 3,4 5 волокно имеет поперечный срез бобовидной формы и глубокие продольные бороздки на поверхности . В отношении влияния молекулярномассового распределения исходных сополимеров ПАН на свойства конечного УВ существуют различные точки зрения. В работе указываются, что широкое ММР благоприятно сказывается на механических свойствах УВ, т. В то же время обширный производственный опыт , указывает, что наиболее высокие результаты по прочности УВ достигаются при использовании прекурсоров из сополимеров, полученных гомофазной растворной полимеризацией. Эти сополимеры обладают наиболее узким ММР. Отношение Му Мл у них лежит в пределах 1,5 2,0, ,С. Для сополимеров полученных суспензионной полимеризаций, это отношение достигает . Под надмолекулярной структурой обычно имеют в виду физическую структуру полимерных тел, обусловленную различными видами упорядочения макромолекул , . В зависимости от химического строения, жсткости макромолекул и особенно условий образования, различают большое число форм и многоступенчатость надмолекулярных структур.