Термические свойства полимерной композиции полиакрилонитрил-фенолоформальдегидная смола

Ю.С. Николаева, магистрант 1 курса

Руководители: проф. Т.В. Дружинина; аспирант И.Д. Матвеев

ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет дизайна и технологии»

E-mail: julia-zakat@mail.ru

Углеродные волокна (УВ), обладая комплексом уникальных свойств, позволяют решать ряд сложных задач в различных областях техники, авиа- и ракетостроении, медицине и др. В связи с этим существенный интерес представляет расширение прекурсоров углеродных волокон, обеспечивающих повышение выхода УВ и сорбционных свойств получаемых волокон.

Исследована возможность использования в качестве прекурсоров углеволокнистых материалов полимерной композиции полиакрилонитрил- фенолоформальдегидная смола (ПАН-ФФС), поскольку известно, что ФФС обладает высокой способностью к коксообразованию. С этой целью в экспериментальной части работы были получены композиции ПАН-ФФС путем пропитки полиакрилонитрильного штапельного волокна раствором новолачной ФФС в ацетоне. В результате такой обработки получены образцы ПАН волокон, содержащие 10 и 20 % ФФС.

Для придания ФФС пространственно-сшитой структуры композицию ПАН-ФФС обрабатывали раствором уротропина. Найдены условия, обеспечивающие отверждение новолачной смолы в исследуемой композиции и снижение потери массы после проведения процесса термоокисления в 2 - 3 раза.

На основании данных термогравиметрического анализа показано, что максимальная скорость разложения ФФС в воздушной среде лежит при 600 ^оС, при которой коксовый остаток составляет 41 %, а пиролиз в инертной среде сопровождается образованием большого количества карбонизованного продукта (40 - 45 %) в широкой области температур (600 – 950 ^оС).

При исследовании термических свойств полимерной композиции ПАН-ФФС, содержащей 20 % ФФС показано, что при пиролизе на воздухе отсутствует взаимное влияние компонентов и при температуре 650 ^оС происходит полное ее разложение. В то же время, проведение процесса термоокисления повышает способность композиции к карбонизации, что приводит к повышению выхода карбонизованного продукта в широкой области температур.

Показана возможность получения углеволокнистого материала с выходом углеродного волокна при 700 ^оС на уровне 60 %.

О деформируемости полиакрилонитрильных волокон в условиях термоокислительной стабилизации

Ю.В. Огулик, студент 5 курса; А.А. Рыбаков, аспирант; Н.Н. Свинцицкая, аспирант; М.В. Стефаненко, магистрант

Руководитель: к.т.н., доц. И.А. Будкуте

УО «Могилевский государственный университет продовольствия»

E-mail: htvms@tut.by

Большинство проблем производства углеродных волокон (УВ), получаемых на основе полиакрилонитрильных (ПАН) прекурсоров, связано с трудностью выбора оптимальных температурно-временных и температурно-деформационных режимов одной из самых важных стадий этого технологического процесса – термоокислительной стабилизации. Одним из таких параметров, влияющих на качество конечного продукта, является степень натяжения ПАН волокна на данном этапе.

В связи с этим, целью данной работы явилось исследование влияния температурно-временных режимов на деформацию ПАН волокна при термоокислительной стабилизации. Объектом исследования являлся ПАН прекурсор, полученный на стендовом оборудовании кафедры химической технологии высокомолекулярных соединений Могилевского государственного университета продовольствия на основе поли[акрилонитрил–со–метилакрилат–со–2-акриламид-2-метилпропансульфокислоты]. Изучение деформации ПАН волокна в ходе термоокисления проводилось при различных температурно-временных режимах, характеризующихся как плавным, так и ступенчатым подъемом температуры от 170 до 250 – 300 ^оС. Величина прилагаемой к исследуемому волокну нагрузки варьировалась от 0,3 до 25,6 мН/текс. Анализ полученных результатов показал, что в случае термоокисления ПАН волокна под нагрузкой до 12,8 мН/текс (в некоторых случаях и до 19,2 мН/текс) происходит усадка исследуемых образцов на 5 – 30 %. При термоокислении в условиях большей нагрузки (19,2 – 25,6 мН/текс) наблюдается удлинение волокна на 10 – 25 %, причем в некоторых случаях происходит обрыв образцов.