авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

Основы ресурсосберегающих технологий получения активированных углеродных волокон, их свойства и применение

-- [ Страница 3 ] --

Условия эксперимента: сушку пропитанных образцов проводили под нагрузкой в печи с принудительной вентиляцией, температура сушки 120оС. Карбонизация проводилась в азоте при КТТО 700оС. Изменение разрывной нагрузки нити проводили после её сушки до содержания влаги на волокне 2-3%.

Если после пропитки водными растворами ПД проводить сушку ГЦВ в свободном состоянии, то происходит их усадка и потеря прочности вследствие релаксационных явлений во влажных филаментах, что связано с разориентацией макромолекул целлюлозы. Вытягивание нитей в процессе сушки сохраняет ориентацию макромолекул и позволяет получать УВ с прочностью 9-14сН/текс, что сопоставимо с характеристиками УВ, получаемых с использованием СИ-2. Наиболее высокие результаты наблюдали при использовании в качестве ПД смеси NH4Cl / CO(NH2)2 13-14сН/текс. Относительно высокие вытяжки ГЦВ в присутствии смеси хлорида аммония и мочевины можно объяснить пластифицирующим действием такой смеси на филаменты. Таким образом, показана высокая эффективность использования бикомпонентных пиролитических добавок при получении УВ, обоснованность положения о том, что оценку эффективности применения ПД необходимо вести при одновременном учете параметров выхода нетто и брутто, прочности и предыстории волокон; впервые показано синергическое действие некоторых смесей соединений не только на выход, но и на прочность УВ. Установлено влияние прочности УВ от степени ориентационной вытяжки ГЦВ при их сушке и термообработке.

На основании вышеприведенных исследований предложены к внедрению в производство ряд ПД и условия технологических процессов, позволяющих получать УВ с выходом до 40% и прочностью до 14 сН/текс (при КТТО 7000С).

2.3 Получение УВМ с использованием многокомпонентных пиролитических добавок в производственных условиях

Разработанные ПД и режимы получения УВМ, АУВМ а также графитированных материалов проверены в условиях действующего производства РУП «Светлогорское «ПО«Химволокно» в соответствии с межгосударственной программой Россия - Белоруссия. Пропитку ГЦВМ (лент) проводили водными растворами соответствующих ПД при комнатной температуре. Отжим осуществляли на системе вальцов, таким образом, чтобы закрепить до 16% ПД. Ленты сушили под натяжением, для обеспечения нулевой усадки. Конечная температура сушки – 100-1600С. Скорость протяжки лент 30 м/час. Влажность лент перед карбонизацией - 2-3%. Карбонизацию проводили в печи ПВК-1000. Скорость прохождения лент через печь варьировали в пределах 8-22 м/час, температуру поддерживали 600-6500С. Оценивали выход УВМ, абсолютную разрывную нагрузку и приведенную прочность (пр), равную абсолютной разрывной нагрузке отнесенной к поверхностной плотности ленты.

Таблица 5 Характеристики углеродных материалов полученных в промышленных условиях с использованием различных пиролитических добавок.

Добавка пиролиза Скорость протяжки лент, м/час Выход углеродного материала, % Усадка по длине при карбониза-ции, % Разрывная нагрузка
ВБ ВН Н, на полоску пр, Н.м2/кг
NH4Cl / CO(NH2)2 8-10 42 40 20 75 190
15-17 42 40 20 75 195
20-22 40 38 20 30 75
(NH4)2SO4 / CO(NH2)2 8-10 42 38 20 60 160
15-17 40 36 20 65 180
20-22 36 33 20 Менее 10 -
NH4Cl / (NH4)2SO4 8-10 40 37 22 50 130
15-17 38 35 22 55 145
20-22 36 33 22 NH4Cl -
NH4Н2РO4 / CO(NH2)2 8-10 50 42 20 60 150
15-17 48 40 20 65 155
20-22 48 40 20 20 62
СИ-2 5-10 4 19 24 110 200

Результаты испытаний (таблица 5) показали, что использование всех ПД позволяет получить УВМ с высоким выходом и удовлетворительной прочностью. Наилучшие результаты достигнуты при применении в качестве ПД смеси NH4Cl / CO(NH2)2. Выход УВМ составил 40-42%, величина пр – 190-195 Нм2/кг. Такие УВМ практически не уступают по своим характеристикам УВМ, производимым с использованием добавки СИ-2. В ходе испытаний установлена возможность получения УВМ при скорости прохождения материала 15-17 м/час, что в 2 раза выше скорости получения УВМ с использованием СИ-2. Карбонизованные УВМ подвергли активации и графитации с целью выяснения возможности получения сорбентов и наполнителей для углепластиков. Показана возможность получения сорбентов с объемом пор до 0,60 см3/г и графитированных материалов с прочностью пр – 420-600 Нм2/кг (прочность нитей до 45 сН/текс).

Результаты производственных испытаний подтвердили эффективность использования новых ПД в процессах получения УВМ различных типов. Внедрение разработанных ПД, условий технологического процесса позволяет увеличить выход УВ более чем в 2 раза, увеличить производительность оборудования и снизить затраты за счет исключения стадии отмывки и использования ацетоновых растворов СИ-2.

2.4 Разработка процесса получения УВМ, исключающего стадию отмывки от авиважа

При получении УВМ с использованием кремнийорганических добавок существует возможность сокращения технологического процесса за счет исключения стадий отмывки авиважа и сушки от органического растворителя. Для этого необходимо разработать или выявить авиважные препараты, не препятствующие импрегнированию ГЦВМ кремнийорганическими ПД, но при этом выполняющие свою основную функцию – сохранение нитей при их текстильной переработке. Экспериментальные работы проводили на РУП «СПО «Химволокно»/ Были выбраны промышленно выпускаемые препараты Авистат-3Р, Пента-812, Шлихта СА, Шлихта ИС, препараты ЭКО-1, ЭКО-2.. Препараты наносили на гидратцеллюлозную нить перед ее намоткой на прядильную катушку. Затем нити перематывали на катушки для трикотажных машин, изготавливали трикотажные полотна, которые без отмывки обрабатывали СИ-2. Трикотажные полотна подвергали карбонизации при 6500С и графитации при 22000С. В качестве контрольных были наработаны трикотажные полотна по стандартной технологии с использованием авиважа К-1, который смывали с ГЦВМ перед пропиткой СИ-2. Основные результаты испытаний приведены в таблице 6. Прочностные показатели полотен, переработанных с использованием препаратов Шлихта-СА и ЭКО-2 оказалось ниже, чем у контрольных образцов; использование остальных препаратов позволило получить УВМ с более высокими характеристиками.

Самые высокие показатели наблюдали у УВМ, наработанных с использованием препарата ЭКО-1 – эмульсии на основе полидиметилксилоксана.

Таблица 6 Показатели трикотажных полотен после термообработки при КТТО 22000С.

Технические характеристики Наименование препарата
Авистат-3Р Пента-812 Шлихта СА Шлихта ИС ЭКО-1 ЭКО-2 К-1
Ширина, см 26 27 25 26 23 20 27
Удлинение, % 19 18 18 19 18 17 18
Поверхностная плотность, г/м2 680 680 660 670 680 550 650
Разрывная нагрузка, Н 950 910 710 930 1200 780 880

По результатам исследований и производственных испытаний авиважные препараты Авистат-3Р, Пента-812, Шлихта ИС и Эко-1 рекомендованы к внедрению при получении УВМ по ресурсосберегающей технологии.

ГЛАВА 3. Исследование процессов получения углеродных активированных волокнистых материалов методами газофазной и твердофазной (химической) активации

В главе рассмотрены закономерности процессов активации УВМ с целью получения микропористых и токопроводящих АУВМ, изучены их сорбционные и структурные характеристики. Показана принципиальная возможность использования токопроводящих АУВМ в малогабаритных устройствах сорбции/десорбции растворителей и в высокоемких накопителях электроэнергии. Один из разделов главы посвящен технологии получения АУВМ методом химической активации. В заключительном разделе приведены данные электронной микроскопии, характеризующие морфологию УВ и АУВ.

3.1 Получение активированных углеродных волокон из углеродных материалов с различными конечными температурами термообработки

Систематические исследования в этой области практически отсутствуют. Исключение составляют работы Л.И. Фридмана, в которых приводятся сведения о процессах активации УВ с КТТО 600-12000С. Представляло интерес выявить особенности активации УВ с КТТО 400-5000С и более 13000С, что с одной стороны может снизить затраты на производство, а с другой – получить электропроводящие АУВМ. Для проведения исследований использовали ГЦВМ импрегнированные добавкой СИ-2 и бикомпонентной добавкой NH4Cl / CO(NH2)2. Установлено, что свойства карбонизованных УВМ (лент), полученных при использовании обеих типов ПД, изменяются в зависимости от КТТО симбатно. Для случая использования в качестве ПД NH4Cl / CO(NH2)2 характеристики УВМ приведены в таблице 7.

Данные показывают, что выход УВМ снижается с увеличением КТТО, электропроводность волокон резко увеличивается при КТТО более 11000С, зависимость плотности и прочности УВМ от КТТО носит экстремальный характер. Максимальная прочность и плотность наблюдались у карбонизованных волокон при КТТО 1100-13000С. Это заставило предположить, что активация УВМ с такими характеристиками может позволить получить сорбенты с превалирующим содержанием микропор в их структуре.

Таблица 7 Характеристика углеродных волокнистых материалов, полученных при различных КТТО

Вид материала КТТО, 0С ВБ, % пр, Нм2/кг Плотность, г/см3 Удельное электрическое сопротивление, мОмсм Адсорбционно-структурные характеристики
V0, см3 Vми, см3 Доля микропор, %
Пиролитическая добавка NH4Cl/CO(NH2)2
УВМ4 450 48 30 1.

33

более 200 0,60 0,30 50
УВМ5 500 44 75 1.36 более 200 0,52 0,25 48
УВМ6 600 42 120 1.36 более 200 0,42 0,25 60
УВМ7 700 42 195 1.38 более 200 0,37 0,35 95
УВМ8 800 42 230 1.42 более 200 0,40 0,31 78
УВМ9 900 42 340 1.45 более 200 0,35 0,32 91
УВМ10 1000 40 780 1.50 более 200 0,32 0,30 94
УВМ12 1200 40 760 1.50 48 0,39 0,32 82
УВМ15 1500 38 420 1.48 20 0,29 0,20 70
УВМ17 1700 38 380 1.48 15 0,15 0,14 93
УВМ20 2000 35 360 1.46 15 - - -
УВМ22 2200 34 260 1.46 15 - - -


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.