Физико-химические основы интеркаляционной технологии базальто-, стекло- и углепластиков

• Автор: Кадыкова, Юлия Александровна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 127 с. : ил

Введение

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1 Базальтовые волокна

1.1.1. Состояние проблемы базальтовых волокон

1.1.2. Уровень развития базальтовых волокон в России и за рубежом

1.1.3. Свойства базальтовых волокон

1.1.4. Производство базальтовых волокон

1.1.5. Области применения базальтовых волокон

1.2. Углеродные волокна

1.3. Стеклянные волокна

1.4. Исследование адсорбционных равновесий в модельных системах на волокнистых сорбентах
1.4.1. Основные положения теории объемного заполнения микропор
1.4.2. Применяемость теории объемного заполнения микропор к сорбции из растворов на природных и синтетических полимерах
1.5. Технология поликонденсационнго способа наполненния композиционных материалов
1.6. Модификация полимерной матрицы
ГЛАВА 2. Объекты, методики и методы исследовании
2.1. Объекты исследования
2.2 Методы исследования
2.2.1 .Методики испытаний по ГОСТ
2.2.2. Методика проведения синтеза фенолформальдегидных резольных олигомеров
2.2.3. Метод термогравимегрического анализа
2.2.4. Метод капиллярного поднятия
2.2.5. Метод рентгенострукгурного анализа
2.2.6. Интерферометрический метод исследования
2.2.7. Метод оптической микроскопии
2.2.8. Метод растровой электронной и сканирующей туннельной микроскопии
2.2 Метод ступенчатой газовой хроматографии
ГЛАВА 3. Физикохимические основы технологии поликонденсацнонного наполнения базальто, стекло и углепластиков
3.1. Исследование адсорбции фенола из разбавленных растворов на волокнистой поверхности
3.2. Изучение смачивания базальтовых, стеклянных и углеродных нитей методом капиллярного поднятия
3.3. Синтез фенолформальдегидных олигомеров в присутствии базальтовых, стеклянных и углеродных нитей
3.4. Формирование макроструктуры в базальто, стекло и углепластиках ГЛАВА 4. Структура и свойства ПКМ на основе базальтовых, стеклянных и углеродных нитей, полученных методом по интеркаляпионнон технологии
4.1. Изучение технологических особенностей поликонденсационного наполнения в присутствии базальтоваых, стеклянных и углеродных нитей
4.2. Исследование структуры и свойств ПКМ на основе базальтовых, стеклянных и углеродных нитей, полученных по интеркапяционной технологии
Глава 5. Модификация ПКМ, армированных базальтовыми, стеклянными и углеродными нитями Основные выводы Список использованной литературы
Список сокращений
ПКМ полимерный композиционный материал
УВ углеродное волокно
СВ стеклянное волокно
БВ базальтовое волокно
БН базальтовая нить
СН стеклянная нить
УН углеродная нить
ИТ интеркаляционная технология
УП углепластик
СП стеклопластик
БП базальтопластик
УВМ углеродные волокнистые материалы ПКН поликонденсационный способ наполнения ФФС фенолформальдегидная смола ФФО фенолформальдегидный олигомер РЭМ растровая электронная микроскопия СТМ сканирующая туннельная микроскопия ТОЗМ теория объемного заполнения микропор
Введение
Полимерные композиционные материалы ГЖМ в последние лег так глубоко проникли в различные сферы промышленности, транспорта, бытового сектора, что степень их использования стала критерием уровня научнотехнического прогресса любой страны. Применение их позволяет резко снизить расход остродефицитных материалов титана, алюминия, бериллия, нержавеющей стали и др., повысить грузоподъемность и обеспечить значительную экономию топлива за счет уменьшения массы конструкций.
Особое место среди них занимают угле и стеклопластики, а в последние годы и базальтопластики.
Именно базальтопластики представляют собой важность и значимость в плане создания и развития производств ПКМ большой мощности с выпуском широкого ассортимента продукции доступной по цене разным отраслям промышленности.
Для этого наша страна обладает огромными запасами горных пород габбробазальто вой группы и разработанными технологиями переработки их в высококачественные минеральные волокна, нити, ровинги, нетканые холсты, сетки и другой ассортимент. Стоимость 1 тонны базальтовой породы в карьере составляет 0 рубт.
Будущее за базальтопластиками еще и потому, что углеродные УВ волокна очень дороги и количество их ограничено, производство стеклянных волокон СВ в Российской Федерации по разным причинам не развивается, а выпуск органических химических волокон не обеспечивает даже потребности текстильной промышленности.
Актуальность


Практическая значимость работы заключается в том, что установлена техникоэкономическая эффективность использования ИТ лля получения БП, СП и УП, а также эффективность модификации фенолформальдегидного олигомера ФФО на стадии синтеза связующего и гибридизации СН с УН. ГЛАВА 1. Армированные пластики являются одними из наиболее перспективных полимерных композиционных материалов. Сочетание высокой прочности с малым удельным весом обеспечивает их успешное применение в различных конструкциях, особенно там, где требуется экономия веса, например, в авиации и ракетостроении. Особое место среди них занимают углепластики, состоящие из углеродных волокон различных текстильных структур и полимерных связующих матриц. Эти материалы сегодня считаются лучшими по надежности, долговечности и прочности. Но цена килограмма самого плохого У В превышает долларов, а наиболее качественные оцениваются в тысячи долларов 1, поэтому рынок лучшего по своим характеристикам волокна ограничен. В настоящее время среди армирующих материалов доминирует стеклянное волокно. По ряду таких важных характеристик, как теплостойкость или удельная прочность, стекловолокно намного уступает углеродному. Однако изза дешевизны и вполне приемлемых для большинства потребителей свойств около объема выпуска СВ используется для изготовления композитов на его основе I. В последнее время к самым эффективным и перспективным волокнам для армирования ПКМ относят базальтовые волокна БВ, полученные из природного минерала базальта. Базальты многокомпонентная физикохимическая система, состав которой характеризуется широким спектром окислов и в зависимости от месторождения различается незначительно табл. К настоящему времени исследовано значительное количество месторождений базальтов. По данным института Теплопроект г. Москва Россия и СНГ обладают практически неограниченными запасами базальтов, диабазов, габбро и их аналогов, суммарный запас которых 7 млн. Так, месторождения базальтов широко распространены на Камчатке, Курильских островах, в Хабаровском и Приморском краях, в Биробиджанской и Амурской областях, практически повсеместно в СНГ в Армении, Грузии, Киргизии 7,8. В настоящее время суммарная добыча базальта составляет тыс. По данным геологов в бывшем СССР разведано более 0 месторождений, пригодных к промышленным разработкам. Наиболее перспективны в РФ месторождения базальта Мяндуха Архангельская обл. Плесецкий рн, Голодай гора Карелия, Круторожино Оренбургская обл. Учалинское Башкортостан, т. Данные ЗАО НПК Базальткомпозит, Москва. При производстве БВ подготовка сырья базальта сводится только к его дроблению до фракций 3 мм и магнитной сепарации 5,9. Стоимость сырья с доставкой, даже в очень удаленные места не более 0 . Первые опыты получения волокна из базальта были начаты в Чехословакии в е годы XX века с целью замены асбеста. Аналогичные исследования в е годы проводились в ряде Европейских стран, США и Канаде. Возможность получения волокна из базальта без добавок способом вертикального раздува струи воздухом в СССР была установлена Я. А.Школьниковым и др. В дальнейшем эти работы были продолжены в Украинском филиале ВНИИ стеклопластиков и стекловолокна 6,, и Киевской научноисследовательской лаборатории базальтовых волокон и изделий ,. К началу х годов были разработаны и освоены промышленные технологии производства базальтовых штапельных тонких, утолщенных, микроультрасупертонких, стекломикрокристаллических волокон, широкий ассортимент теплоизоляционных, звукопоглощающих и других базальтоволокнистых изделий. В этот же период были разработаны технологии получения базальтового непрерывного волокна 9. После того как в году патент по производству базальтовых непрерывных волокон БЫВ был зарегистрирован, сведения о волокне появляются в открытой печати. Тогда и выяснилось, что его комплексные характеристики могли удовлетворить технологические запросы абсолютного большинства потребителей стекловолокна. Конечно, утверждает соавтор патента, если взять только одну характеристику, например устойчивость к высоким температурам, или химическую стойкость к кислотам, или химическую стойкость к щелочам, то всегда найдется тип стекловолокна, который гораздо лучше БИВ.