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:   || 2 | 3 |

Влияние эксплуатационных воздействий на свойства высокотермостойких полиоксадиазольных нитей арселон, арселон-с

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ДРЕСВЯНИНА ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА

Влияние эксплуатационных воздействий на свойства высокотермостойких полиоксадиазольных нитей арселон, арселон-С

Специальность 05.19.01 – «Материаловедение производств

текстильной и легкой промышленности»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург – 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Перепелкин Кирилл Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Койтова Жанна Юрьевна

кандидат технических наук

Брезгина Светлана Аскольдовна

Ведущая организация: ООО НПФ «ТЕХИНКОМ»

Защита состоится «02» декабря 2008 г. в 12.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.236.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» по адресу: 191186, г.Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д.18, ауд. 241.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна.

Текст автореферата размещен на сайте СПГУТД: http://www.sutd.ru

Автореферат разослан «29» октября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета А.Е. Рудин

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Среди новых видов высокотермостойких волокон и волокнистых материалов на их основе наиболее перспективными являются оте-чественные полиоксадиазольные (ПОД) волокна и нити нового поколения арселон®, арселон-С® (светостабилизированные). Волокна и нити на основе полипарафенилен-оксадиазола являются оригинальной отечественной разработкой и не имеют аналогов в мире. Уникальный комплекс функциональных свойств и удачные технико-экономические факторы определяют широкие области применения полиоксадиа-зольных материалов. Они применяются при изготовлении средств профессиональной и экологической защиты, в фильтровальных полотнах для фильтрации горячих газов и других агрессивных сред, в качестве электроизоляционных материалов, для получения фрикционных композитов, а также в ряде других областей. Их стоимость по сравнению другими термостойкими волокнами ориентировочно в 1,5–2 раза ниже.

Производственные мощности по выпуску волокон и нитей арселон и арселон-С составляют 300 тонн в год, и имеются все предпосылки для дальнейшего наращивания объемов производства. Ведущим предприятием в области технологии ПОД волокон и нитей является: ООО НПФ "Термостойкие изделия", выпуск волокон и нитей производится РУП "Светлогорское химволокно" (Беларусь), ведущим предприятием в области производства ПОД материалов и изделий на их основе - ООО СолТэк и ряд предприятий России и Республики Беларусь.

Сведения по влиянию эксплуатационных воздействий: температуры, влаги и водных сред, атмосферных факторов, микрофлоры и др. на свойства полиоксадиазольных волокон и нитей нового поколения арселон, арселон-С весьма ограничены. В литературе содержатся лишь некоторые несистематизированные данные о свойствах ПОД волокон и нитей первого поколения оксалон, но они не дают представления об эксплуатационной надежности материалов на основе полиоксадиазольных волокон и нитей арселон, арселон-С и, соответственно, не позволяют прогнозировать сроки эксплуатации и условия хранения готовых изделий.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом Госбюджетных НИР СПГУТД по теме Лен. тек № 1.10.07 (2007-2009).

Цель и задачи работы. Целью работы является исследование основных эксплуатационных свойств новых отечественных термостойких полиоксадиазольных нитей (пряжи) арселон, арселон-С для текстильных материалов на их основе, применяемых при изготовлении специальной защитной одежды, фильтровальных полотен и других изделий технического назначения, что предусматривает решение следующих задач:

- изучение термических характеристик и термического старения полиоксадиазольных нитей (пряжи) и текстильных полотен на их основе;

- усовершенствование методик определения сорбционных свойств: равновесной и неравновесной сорбции, набухания в воде, оценки изменения механических свойств при различной влажности;

- оценка равновесной и неравновесной сорбции полиоксадиазольных нитей (пряжи) при различной влажности воздуха и кинетики набухания нитей в воде с расчетом тепловых эффектов и коэффициентов диффузии;

- изучение влияния влаги на изменение механических свойств полиоксадиазольных нитей арселон, арселон-С;

- исследование изменения механических свойств полиоксадиазольных нитей (пряжи) арселон, арселон-С в результате длительного воздействия светопогоды, искусственного освещения;

- исследование изменения механических свойств в результате длительного воздействия почвенных микроорганизмов;

- установление основных закономерностей изменения механических свойств, позволяющих прогнозировать свойства полиоксадиазольных нитей при эксплуатации и хранении и составление справочных данных.

Научная новизна работы заключается в комплексном исследовании изменения свойств отечественных полиоксадиазольных нитей (пряжи) в результате воздействия эксплуатационных факторов.

В диссертационной работе:

- проведена оценка термических характеристик полиоксадиазольных нитей методами термического анализа ДТА, ТГА, ТМА;

- выявлены закономерности изменения механических свойств полиоксади-азольных нитей в результате длительного термического старения в широком диапазоне температуры и времени;

- усовершенствованы методики оценки равновесной влажности при сорбции и десорбции, кинетики процессов сорбции при различной относительной влажности воздуха, набухания нитей в воде и оценки изменения механических свойств при действии влаги;

- изучены сорбционные свойства полиоксадиазольных нитей (пряжи) при различной влажности воздуха и их набухание в воде;

- установлено воздействие влаги и ее паров на изменение механических свойств полиоксадиазольных нитей;

- исследовано влияние светопогоды и искусственного освещения на изменение механических свойств полиоксадиазольных материалов;

- определена устойчивость полиоксадиазольных нитей к длительному воздействию почвенных микроорганизмов;

- найдены экспоненциальные зависимости изменения разрывных характеристик нитей (пряжи) арселон, арселон-С, позволяющие прогнозировать изменение их свойств при длительном воздействии эксплуатационных факторов: температуры, влаги, атмосферных факторов, почвенных микроорганизмов. Определены коэффициенты зависимостей.

Практическая значимость результатов работы. Результаты проведенных комплексных исследований представлены в виде рекомендаций и справочных данных по влиянию эксплуатационных воздействий: повышенной температуры, воды и ее па-ров, инсоляции, искусственного освещения, микрофлоры на изменение механических свойств полиоксадиазольных нитей (пряжи). Это позволяет выявить резервы их эксп-луатационной надежности, прогнозировать сроки эксплуатации и определить условия хранения; осуществлять научно-обоснованный выбор исследуемых волокон, нитей и текстильных материалов на их основе, и, соответственно, повысить надежность и конкурентоспособность выпускаемых изделий и расширить области их применения.

Результаты диссертационной работы использованы в ООО НПФ «ТЕХИНКОМ», ООО НПФ «Термостойкие изделия», ООО «СолТэк», ООО НПК «Композит» а также в учебном процессе в курсе материаловедения СПГУТД.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на кафедре материаловедения СПГУТД (2005-2008г.); межвузовской научно-технической конференции «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности» СПбГУТД («Дни науки»), 2007; научно-технических конференциях "Прогресс 2007", "Прогресс 2008" - Иваново, ИГТА, 2007, 2008; 11-м Международном семинаре-ярмарке «Российские технологии для индустрии».- СПб.: Центр поддержки инноваций ФТИ РАН (2007г.), международном семинаре, посвященном памяти Г.Н. Кукина – М.: МГТА, 2007.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, заключения, 7 приложений, списка литературы. Работа изложена на 190 страницах, содержит 75 рисунков, 24 таблицы.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, установлены цель и задачи исследования, определены научная новизна и практическая значимость.

В первой главе проведен анализ литературы, посвященной условиям получения, особенностям структуры и свойств полиоксадиазольных волокон и нитей и областям применения материалов на их основе. Рассмотрены основные факторы, влияющие на изделия на основе полиоксадиазольных волокон, нитей при хранении и эксплуатации.

Установлено, что исследований эксплуатационных свойств полиоксадиазольных нитей нового поколения ранее не проводилось. Имеющиеся сведения носят отрывочный характер, данных о сорбционных характеристиках и влиянии влаги нет вообще.

В связи с этим сформулированы основные задачи исследования, решение которых позволит оценить эксплуатационную надежность изделий на основе полиоксадиазольных волокон и нитей и определить условия их хранения.

Во второй главе представлена характеристика объектов и методов иссле-дования.

В качестве объектов исследования выбраны отечественные высокотермостойкие волокна (пряжа), нити арселон, арселон-С нового поколения (таблица 1) на основе полипарафенилен-1,3,4-оксадиазола

Термические характеристики определяли методами термического анализа ДТА, ТГА, ТМА. Исследования ТГА, ДТА проводили на приборе дериватограф Q-1500 D системы Паулик-Паулик-Эрдей в среде кислорода и азота, ТМА - на приборе фирмы «Stanton Redcroft».

Таблица 1 – Характеристика объектов исследования

Нить Кратность пластиф. вытяжки, пл, отн.ед Кратность терм. вытяжки (температура, Т С) Линейная плотность, текс Удельная разрывная нагрузка, сН/текс Удлинение при разрыве, %
1 Арселон (комплексная нить) 5 1,2 (520) 101,0 36,1 6,6
2 Арселон-С (комплексная нить) 5 1,2 (520) 29,3 32,1 14,6
3 Арселон-С (пряжа) 4 - 29.42 20,2 21,1
4 Арселон (штапельное волокно) 4 - 0,7 - -

Для оценки изменения свойств исследуемых объектов в условиях эксплуатации образцы подвергали длительному воздействию соответствующих факторов: естественной инсоляции и искусственному освещению; повышенной температуры (250°С, 275°С, 300°С на воздухе), почвенных микроорганизмов в течение заданных промежутков времени. Критериями оценки служили параметры сохранения механических свойств (прочностных и деформационных) нитей (пряжи) относительно аналогичных характеристик исходных нитей.

Равновесную сорбцию определяли изопиестическим (эксикаторным) методом. Кинетику сорбции водяного пара измеряли интервальным методом в герметизи-рованных цилиндрах с определенным давлением пара. Образец подвешивали к пружинным весам с известной константой спирали (мг/мм), по изменению положения пружины с помощью катетометра (с точностью 0,005мм) рассчитывали величину влагосодержания. После достижения сорбционного равновесия образцы перемещали в цилиндры с постепенно повышающимся давлением водяного пара, ими в каждом из цилиндров сорбционного равновесия. Относительную влажность воздуха при изучении сорбционных свойств создавали растворами насыщенных солей.

Кинетику набухания полиоксадиазольных нитей определяли методом кине-тической денсиметрии. Измерения массы образца проводили на аналитических весах. Образец предварительно вакуумировали в течение 0,25ч. и погружали в дегазированную дистиллированную воду.

Определение прочностных и деформационных свойств при различной относительной влажности и в мокром состоянии осуществляли после выдерживания нитей в эксикаторах с заданной влажностью или в воде до установления равновесного состояния.

Подготовка проб при оценке сорбционных свойств, набухания в воде, влияния влаги на изменение механических свойств заключалась в предварительном экстрагировании замасливателя и последующем высушивании образцов до постоянной массы. Температуру высушивания определяли по данным ТГА, как температуру удаления сорбированной влаги и остатков замасливателя.

Третья глава посвящена изучению термических свойств ПОД нитей (пряжи).

По данным термического анализа (рисунок 1) видно, что исследуемые нити выдерживают воздействие температур до 400°С без значительных изменений размеров и протекания термоокислительных и термодеструктивных процессов. При температуре 4300С начинается процесс термодеструкции (термоокисления) полимера, интенсивное разложение начинается при температуре 450-4700С.

Чрезвычайно важным наряду с высокими показателями термостойкости является весьма ограниченное изменение их размеров, что особенно актуально при изготовлении и эксплуатации специальной защитной одежды. В пределах температуры 430-500°С деформация не превышает 2% (арселон), 4% (арселон-С). Наличие удлинения объясняется способностью жесткоцепных ароматических нитей к дополнительному ориентированию в процессах термической обработки.

а б

Рисунок 1 – Термический анализ нитей арселон, арселон-С: ДТА, ТГА – (а), ТМА – (б). 1,3 – арселон; 2,4 – арселон-С

Длительное воздействие температуры 2500С не оказывает существенного влияния на механические свойства ПОД нитей. Даже при экспозиции в течение 300ч. нити (пряжа) сохраняют более 80% прочности. Повышение температуры сопровождается потерей прочности (рисунок 2).

Длительное воздействие повышенной температуры оказывает большее влияние на деформационные свойства, нежели прочностные (рисунок 2). После обработки в течение 300ч. при температуре 3000С сохраняется 15-25% от исходной величины удлинения, при этом кривая выходит на плато.

Модуль жесткости ПОД нитей при длительном воздействии повышенной температуры не меняется.

Ведение светостабилизатора и термическая вытяжка на стадии производства волокон (нитей) не оказывают существенного влияния на термические свойства ПОД волокон.

Изменение прочностных и деформационных свойств во времени аппроксимировали экспоненциальной зависимостью вида

(1) (2)

где – время воздействия температуры; , - относительные значения остаточной разрывной нагрузки (сН/текс) и остаточного разрывного удлинение (%) в момент времени ; , – коэффициенты, зависящие от вида материала; , , - временные константы.

Коэффициенты уравнений (1) и (2) представлены в таблице 2.

а б

Рисунок 2 – Изменение разрывной нагрузки (а) и удлинения при разрыве (б) после длительного воздействия повышенной температуры (номера соответствуют номерам в таблице 1)

Таблица 2 - Коэффициенты уравнений (1) и (2)

№ образ- ца Коэффициенты
2500 С 1 76,3 23,6 288,3 57,0 41,6 102,0
2 51,2 48,5 678,9 52,6 47,6 144,4
3 50,6 49,3 666,8 47,5 49,3 114,4
2750 С 1 57,7 42,6 128,9 23,5 73,3 76,8
2 50,4 48,6 232,5 27,9 68,6 112,5
3 57,7 39,6 246,1 31,7 62,0 77,8
3000 С 1 24,9 74,3 96,6 16,8 78,5 37,6
2 20,8 76,3 158,1 21,3 72,4 40,7
3 18,3 78,8 178,0 19,2 72,5 37,1


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 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.