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 | 3 || 5 |

Регулирование свойств синтетических волокон, нитей, тканей и композиционных материалов на их основе с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы

-- [ Страница 4 ] --

Согласно таблице 2, смещение температуры начала интенсивной термодеструкции в высокотемпературную область наблюдается для всех используемых плазмообразующих газов, в зависимости от состава газа это преимущественно связано: с упорядочением наноструктуры и появлением термостойких групп после выноса на воздух (аргон), формированием термостойких групп в процессе обработки (аргон-азот, аргон-воздух), образованием сшитых структур на поверхности (аргон-пропан-бутан).

Ранее установлено, что обработка полиолефиновых нитей в смеси газов аргон-азот приводит к наибольшему повышению смачиваемости, т.е. активации поверхности (таблица 1). Обнаружен режим ННТП обработки СВМПЭ волокон (Uа=7,5кВ, Jа=0,3А, =60с) для данной смеси газов, приводящий к смещению температуры начала потери массы на 300С в высокотемпературную область.

Смачиваемость многофиламентных СВМПЭ волокон эпоксидной смолой (ЭД-20 с отвердителем ПЭПА), которая может выступать в качестве матрицы при создании КМ, оценивали по высоте капиллярного поднятия материала матрицы по волокну, один конец которого заделан в матрицу. Для активирования волокон использовали ННТП в режиме Ua = 5 кВ, Ja = 0,7 А, Р = 26,6 Па, G = 0,04 г/с,  = 180 с, плазмообразующий газ аргон. Применение плазменной обработки СВМПЭ волокон повышает их смачиваемость на воздухе эпоксидной матрицей ЭД-20 до 86% по сравнению с контрольным образцом без плазменной обработки. Это указывает на увеличение поверхностной энергии обработанных волокон.

Методом wet-pull-out установлено, что в данном режиме наблюдаются наилучшие показатели адгезионной способности СВМПЭ волокна к полимерной матрице, а прочность соединения волокна с матрицей возрастает в 2-3 раза.

Результаты оценки изменения прочности экспериментальных образцов КМ на изгиб и сдвиг подтверждают улучшение взаимодействия на границах раздела СВМПЭ волокно/матрица и повышение свойств КМ. После плазменной обработки голландского волокна марки SK-60 прочность КМ при изгибе повысилась в 3 раза с 150 до 454 МПа, а для волокна марки SK-75 в 2,5 раза с 124 до 314 МПа. Сдвиговая прочность сдвиг. при тех же условиях получения КМ для SK-60 возросла в 2,65 раза с 4,7 до 12,5 МПа, а для SK-75 – в 1,5 раз с 5,9 до 9,1 МПа.

Экспериментально доказано, что предел прочности КМ при изгибе и при сдвиге для композитов, полученных из активированных ННТП отечественных и импортных СВМПЭ волокон и тканей, возрастают в среднем в 2-3 раза при любой укладке волокна. В результате проведенных исследований получены лабораторные и опытно-промышленные образцы лёгкого с плотностью не более 1,1 г/cм3 высокопрочного КМ, превосходящего по удельной прочности металлы в 6-7 раз, стеклопластики в 2 раза, а углепластики в 1,5 раза.

Исследования устойчивости эффекта ННТП обработки на поверхностные и физико-механические свойства полиолефиновых волокон показали, что данные параметры в течение года меняются незначительно.

Исследовалось влияние плазменной модификации ПЭФ волокон и ПА нитей на прочность в системе резина - текстильный корд без пропитки специальными адгезивами. Варьируемыми величинами в процессе плазменной обработки выступали Ua, , Ja, вид плазмообразующего газа.

Установлен оптимальный режим ННТП обработки для ПЭФ волокна – Jа = 0,5А, Uа = 2 кВ, P = 26,6 Па, GAr = 0,04 г/с, = 3 мин, при котором достигается увеличение прочности связи резины с кордом в 3,25 раза; для ПА корда – Jа = 0,5 А, Uа = 2 кВ, P = 26,6 Па, GN2 = 0,04 г/с, = 3 мин, при котором достигается увеличение прочности связи резины с кордом в 1,5 раза.

Активация ПЭФ волокна, имеющего в составе волокнообразующего полимера атомы кислорода, происходит как в процессе обработки, за счет образования свободных кислородсодержащих радикалов, так и после плазменной обработки при взаимодействии долгоживущих углеродных радикалов с кислородом воздуха. Аналогично, активация ПА нитей, содержащих в цепи волокнообразующего полимера кислород и азот, происходит вследствие плазмохимических изменений в поверхностном нанослое с участием азота, а также химических превращений в нанослое с участием кислорода после обработки.

Установлено, что, при обработке ПЭФ волокна происходит уменьшение его массы на 1,2 %, ПА нити - на 2,2 %. Плазменная обработка ПЭФ и ПА кордов в оптимальных режимах приводит к незначительному снижению их разрывной прочности. Уменьшение массы и прочности волокон после плазменной модификации, а также уменьшение толщины нитей происходит из-за изменения поверхностного слоя. Несмотря на некоторое снижение прочностных свойств ПЭФ волокон и ПА нитей плазменная обработка приводит к существенному возрастанию прочности связи резина-корд.

На микрофотографиях среза поверхности резины с кордом (рис. 3) показано лучшее затекание резины в обработанные плазмой ПЭФ волокна, по сравнению с необработанными образцами.

а) Рис. 3. Срез завулканизованной резины с ПЭФ кордом, 125 а – исходный ПЭФ корд; б – ПЭФ корд, обработанный при Uа = 2 кВ, Jа = 0,5 А, = 3 мин, аргон.

Для установления устойчивости эффекта плазменной обработки проведены исследования образцов текстильного корда через 5 и 10 дней после их обработки по показателям прочности связи с резиной, пористости и смачиваемости. Обнаружено, что эффект плазменной обработки частично исчезает во времени. Однако, даже через 10 суток после обработки показатели прочности связи корд - резина выше, чем у необработанного ПЭФ корда. Угол смачивания, определенный по методу Вашбурна со временем увеличивается незначительно. Как показали результаты ИК-спектроскопии активированных ПЭФ волокон и ПА нитей во времени, наведенные функциональные группы остаются. Для практических целей можно рекомендовать использование обработанных текстильных кордов в течение первых 5 суток после их модификации.

Следовательно, плазменная активация ПЭФ и ПА кордов позволяет значительно повысить прочность их связи с резиной, исключить применение специальных химических адгезивов и повысить износостойкость шинной продукции.

Таким образом, обработка синтетических волокон, нитей и тканей ВЧЕ разрядом пониженного давления позволяет получать упрочненную ПП нить, ПП волокно с антисептическими свойствами, СВМПЭ волокна и ткани с активированной поверхностью и инновационный сверхлегкий высокопрочный КМ на их основе, а также новый материал – текстильный корд, не требующий применения адгезивов для прочного соединения с резиной.

В пятой главе с целью подтверждения механизма модификации синтетических волокон, нитей и тканей в результате обработки в ВЧЕ разряде пониженного давления, проведены экспериментальные исследования состава и структуры поверхностного слоя и внутренней наноструктуры, до и после обработки ННТП.

На ИК спектрах ПП пленочной нити до и после плазменной обработки существенных изменений не наблюдается, лишь небольшие изменения можно заметить в области 2850 – 2500 см-1, где лежат полосы поглощения многих углеводородных фрагментов. Следовательно, можно говорить об отсутствии химических изменений при ННТП обработке ПП нити, а изменение поверхностных и физико-механических свойств нити может быть обусловлено как удалением посторонних включений (созданием рельефа поверхности), упорядочиванием аморфной фазы и дополнительным структурированием, так и образованием сшивок и сглаживанием поверхности.

Согласно кривым ТГА и ДСК ПП пленочной нити, обработанных ННТП, внутренних структурных изменений не наблюдается, так как пики плавления образцов совпадают и равны 163±1°С, следовательно, степень кристалличности, в случае ПП, не повышается. Преимущественно следует предположить протекание процесса прививки и образования поверхностной сетки при плазменной обработке нитей, что подтверждают кривые ТГА, где в исходном образце наиболее быстро проходят процессы термодеструкции с незначительным по массе остатком продуктов разложения. В ПП нитях после обработки в смеси плазмообразующих газов аргон – пропан-бутан процессы термодеструкции протекают более плавно, а углеродный остаток составляет до 15% от исходной массы образца, что подтверждает прививку молекул плазмообразующего газа в ходе обработки.

В отличие от ПП нити ИК-спектры исходных и обработанных ННТП волокон из СВМПЭ, в режиме Ua = 5 кВ, Ja = 0,7 А, Р = 26,6 Па, GАr = 0,04 г/с,  = 180 с, различаются. На ИК-спектрах образцов СВМПЭ волокон, подвергнутых плазменному воздействию сохраняются полосы поглощения исходных волокон и дополнительно наблюдаются полосы с максимумами 1747см-1и 1715 см-1, относящиеся к карбонильным соединениям (–С=О).

По результатам ДСК и ТГА СВМПЭ волокон можно говорить о том, что внутренняя структура СВМПЭ волокон после плазменной обработки не изменяется, так как эндотермический пик плавления с минимумом в 146,600С и первый экзотермический пик с максимумом 202,410С на кривой ДСК совпадают (рис. 4).

Рис. 4. Результаты ДСК-ТГА анализов СВМПЭ волокон (слева – исходное, справа – после ННТП обработки)

Также совпадает температура начала потери массы на кривой ТГА, составляющая ~ 2200С. Однако, пики термодеструкции, где образец начинает интенсивно терять массу, свидетельствуют о возникновении на поверхности активированных волокон более термостабильных структур, из-за сшивок и термостойких групп, в результате температура интенсивной потери массы на кривой ТГА смещается с 320-3600С для исходных волокон до 4000С для обработанных ННТП волокон.

Изменения структуры поверхности оценивались РЭМ (рис. 5).

а) б) Рис. 5. Микрофото-графии СВМПЭ волокон, Китай а) контрольный образец,2000, б) после ННТП, аргон-пропан-бутан,1000; в) после ННТП, аргон-азот,2000, г) после ННТП, аргон,2000
в) г)


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 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.