Разработка и исследование свойств композитных полипропиленовых волокон с углеродными нанонаполнителями

• Автор: Москалюк, Ольга Андреевна
• Шифр специальности: 05.19.01, 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 208 с. : ил.

Введение

Глава 1. Получение и физикомеханические свойства композитных материалов

с углеродными нанонаполнителями .

1.1 .Получение и свойства полипропиленовых волокон.

1.1.1. Структура полипропилена.

1.1.2. Получение полипропиленовых волокон

1.1.3. Механические свойства полипропиленовых волокон .

1.2. Электропроводящие наполнители.

1.2.1. Технический углерод.

1.2.2. Углеродные нановолокна

1.2.3. Углеродные нанотрубки.

1.3 Способы получения композитных материалов на основе термопластичной матрицы
1.4 Влияние углеродных наночастиц на физикомеханические свойства полимерной матрицы.
1.4.1. Структура и свойства композитного материала полипропилентехнический углерод
1.4.2. Структура и свойства композитного материала полипропиленуглеродные нановолокна.
1.4.3. Структура и свойства композитного материала полипропиленуглеродные нанотрубки
1.4.4. Модификация поверхности многостенных углеродных
нанотрубок.
1.5 Моделирование электропроводящих свойств полимерных композитных
материалов.
Глава 2. Разработка и методы исследования композитных волокон, полученных на основе полипропиленовой матрицы и углеродных нанонаполнителей.
2.1. Изготовление образцов и исходные материалы
2.1.1. Исходные материалы
2.1.2. Методы изготовления образцов
2.2. Метод оценки электропроводящих свойств композитных волокон
полипропиленнаночастицы.
2.3 Методы оценки механических свойств композитных волокон полипропиленнаночастицы.
2.3.1. Оценка деформационнопрочностных свойств композитных волокон из диаграмм растяжения.
2.3.2. Динамический механический анализ модуля жесткости композитных волокон
2.3.3. Ультразвуковой анализ модуля жесткости композитных волокон
2.4 Методы оценки структурных свойств композитных волокон полипропиленуглеродные наночастицы.
2.4.1. Растровая электронная микроскопия
2.4.2. Определение вязкости расплава.
2.4.3. Термогравиметрический анализ.
2.4.4. Дифференциальная сканирующая калориметрия.
2.4.5. Метод инфракрасной спектроскопии
2.4.6 Большеугловое рентгеновское рассеяние.
2.5. Статическая обработка результатов. Оценка погрешности измерений
Глава 3. Электропроводящие свойства композитных волокон полипропиленуглеродные наночастицы.
3.1. Электропроводящие свойства композитных волокон полипропилен
технический углерод .
3.2. Электропроводящие свойства композитных волокон полипропилен
углсродные нановолокна.
3.3. Электропроводящие свойства композитных волокон полипропилен
углеродные нанотрубки
3.4. Сравнительный анализ электропроводящих свойств композитных волокон,
наполненных различными типами углеродных частиц
Глава 4. Физикомеханические свойства композитных волокон полипропиленуглеродные наночастицы.
4.1. Механические свойства композитных волокон.
4.1.1. Механические свойства композитных волокон полипропилен
технический углерод
4.1.2. Механические свойства композитных волокон полипроиилен
углеродные нановолокна
4.1.3. Механические свойства композитных волокон полипропилен
углеродные нанотрубки.
4.1.4. Сравнение механических свойств композитных волокон,
наполненных различными типами углеродных наночастиц.
4.2. Термостойкость композитных волокон полипропиленуглеродные наночастицы.
4.3. Химическая модификация поверхности многостенных углеродных
нанотрубок
Глава 5. Структура композитных волокон, полученных на основе полипропиленовой матрицы и углеродных нанонаполнитслей
5.1. Надмолекулярная структура композитных волокон, полученных на основе полипропиленовой матрицы и углеродных нанонаполнителей .
5.1.1. Неориентированные композитные волокна
5.1.2. Ориентированные композитные волокна
5.2. Влияние углеродных наионаполнителей на температуру кристаллизации полипропиленовой матрицы
5.3. Реологическое поведение нанокомпозитов на основе полипропиленовой матрицы.
Глава 6. Структурные модели и теоретическое описание электропроводящих свойств композитных волокон полипропиленуглеродные наночастицы
6.1. Структурные модели композитных волокон полипропиленуглеродные наночастицы.
6.1.1 Структурные модели волокон полипропилентехнический углерод.
6.1.2 Структурные модели волокон полипропиленуглеродные нановолокна.
6.1.3 Структурные модели волокон полипропиленуглеродные нанотрубки
6.2. Теоретическое описание электропроводящих свойств композитных волокон полипропиленуглеродные наночастицы.
6.2.1 Расчет электрического сопротивления волокон полипропилен технический углерод.
6.2.2 Расчет электрического сопротивления волокон полипропилен углеродные нановолокна
6.2.3 Расчет электрического сопротивления волокон полипропилен
углеродные нанотрубки.
Заключение
Выводы.
Список литературы


Недостатокэтого метода формования заключается в необходимости растворения полимера, отмывки волокна от растворителя, регенерации растворителя, а также в повышенной взрыво и пожароопасности, имеющей место при работе с высококипящими углеводородами при температурах С. Указанные недостатки устраняются при формовании волокна без применения растворителей, т. Метод непрерывного выдавливания термопластичных полимеров нашел применение при формовании моноволокон из других полимеров полиэтилена, полимеров и сополимеров винилиденхлорида. Единственный недостаток этого метода заключается в том, что по этому способу получается грубое моноволокно, что значительно ограничивает ассортимент изделий, получаемых при использовании этих волокон . Опыт показал, что необходимым и обязательным условием обеспечения нормального процесса формования волокна из расплава является применение для загрузки в шнек полимера в виде гранул или крошки. При зафузке в шнек полимера в виде порошка, имеющего низкий насыпной вес, после его плавления в расплаве полимера содержится большое количество мелких пузырьков воздуха, приводящих к частым обрывам и неравномерности получаемого волокна. Характерной особенностью процесса формования волокон из расплава является проведение процесса при очень больших фильерных вытяжках. В работе было показано, что так же, как и для других типов химических волокон, значительное повышение физикомеханических свойств ПП волокна не может быть достигнуто в результате заметного увеличения фильерной вытяжки. С увеличением фильерной вытяжки уменьшается максимально возможная степень последующего вытягивания волокон. Так же, как и для других типов карбоцепных волокон, механические свойства ПП волокна могут быть в значительной степени улучшены в результате дополнительного вытягивания волокна и последующей термообработки. Вытягивание ПП волокна может быть осуществлено как при нормальной, гак и при повышенной температурах. Однако вытягивание полипропиленового волокна при нормальных температурах происходит недостаточно равномерно и сопровождается обрывами волокна. Оптимальная температура вытягивания для ПП волокна составляет примерно 0С . После вытягивания моноволокна подвергают термофиксации, которая способствует стабилизации волокна, предохраняя его ог усадки. Термофиксацию полипропилена обычно проводят при температуре в районе СГС в напряженном состоянии 1, . ПП волокна при низких температурах не растрескиваются в отличие от неориентированного ПП и более эластичны, однако при нафевании дают температурную усадку. Газопроницаемость ориентированного ПП примерно вдвое меньше, чем неориентированного, что можно связать с более плотной упаковкой макромолекул вследствие ориентационных эффектов . Полипропиленовые волокна обладают целым рядом специфически ценных свойств. Они устойчивы к действию афессивных химических реагентов кроме 0 конц. ПИ волокна обладают низким удельным весом не тонут в воде и биологической стойкостью к различным видам грибков, хорошей проницаемостью для водных паров и термоизолирующей способностью. По механическим свойствам ПП волокна не только не уступают, но даже превосходят большинство известных типов высокопрочных синтетических волокон им характерны высокая ударная прочность и стойкость к многократным изгибам, твердость, по износостойкости сравнимы с полиамидами. Благодаря таким уникальным свойствам ПП волокна широко применяются в текстильных изделиях бытового, технического и специального назначения 3, , , . Таким образом, полипропиленовые волокна являются широко используемым и весьма перспективным материалом, что обусловлено уникальным комплексом свойств и возможностями этого материала. Механические свойства полипропиленовых волокон Механические свойства ифают одну из самых важных ролей как в технологических процессах изготовления волокон, так и в процессе их эксплуатации. Достижение высоких механических характеристик, таких как прочность и жесткость, для синтетических волокон требует не только высоких степеней ориентации материалов на макро и микроуровне, но и минимально возможного содержания дефектов структуры различного типа полостей, микропустот, конформационных дефектов и т.