Модифицированное полиакрилонитрильное волокно | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Бычкова Е. В., Щербина Н. А., Панова Л. Г. Модифицированное полиакрилонитрильное волокно // Молодой ученый. — 2015. — №24.1. — С. 13-15. — URL https://moluch.ru/archive/104/23574/ (дата обращения: 15.12.2019).



Модифицированное полиакрилонитрильное волокно

Бычкова Елена Владимировна, кандидат технических наук, доцент

1Щербина Наталья Александровна, кандидат технических наук, доцент

Панова Лидия Григорьевна, доктор химических наук, профессор

Энгельсский технологический институт Саратовского государственного технического университета им. Гагарина Ю.А.

1Балаковский инженерно-технологический институт-филиал НИЯУ МИФИ, г. Балаково

 

Получение модифицированного полиакрилонитрильного (ПАН) волокна осуществляют введением модифицирующих добавок на разных стадиях технологического процесса изготовления волокон.

Проведен обзор работ данного направления. Известна разработка, в которой модифицирующий агент вводится методом инклюдирования на стадии авиважной обработки свежесформованного волокна. При этом в качестве модификатора использовался 5-15% водный раствор триполифосфата натрия. Полученное ПАН волокно имеет повышенные физико-механические и физико-химические свойства по сравнению с немодифицированным волокном. Недостатком разработанного волокна является незначительное повышение устойчивости к горению – кислородный индекс (КИ) возрастает на 2-3,5%об.

В результате анализа патентов известно, что полиакрилонитрильное волокно, содержащее сополимер акрилонитрила, может быть модифицировано различными по природе и составу фосфор-, азотсодержащими соединениями. Модифицированные свежесформованные гель-волокна характеризуются прочностью, аналогичной прочности исходных волокон, тогда как прочность кондиционного волокна при тех же условиях снижается в среднем на 16% и 12%, соответственно. Модификация отдельными компонентами приводит к возрастанию прочности на 25%. Удлинение при разрыве модифицированных образцов снижается на 12-18%. Недостатком разработанного волокна является незначительное изменение огнезащитных свойств волокна. КИ возрастает с 19 до 24,5% об.

Техническим результатом исследования является снижение горючести модифицированного полиакрилонитрильного волокна с целью удовлетворения повышенных требований по горючести для изготовления текстильных материалов с сохранением деформационно-прочностных свойств.

Применяемые в работе материалы выпускаются по следующим ГОСТам и ТУ: кондиционное ПАН волокно выпускаемое в промышленном масштабе: - полиакрилонитрильное волокно нитрон ТУ 6-06-С-284-91 - волокно на основе тройного полимера ПАН, содержащего 92,3% (масс.) основного продукта – акрилонитрила (АН), 6,2% метилметакрилата, 1,5% итаконата натрия; некондиционное ПАН гель-волокно с промежуточной стадии технологического процесса; огнезамедлительная система состоит из органических соединений, содержащих в своём составе одновременно P- 27-28 % и N- 24-25%; фиксатор-1, содержащий в своём составе N- 46%, а так же полисахарид (Ф-2).

В лабораторных условиях готовое кондиционное ПАН волокно и ПАН гель-волокно, полученное в промышленных условиях АО «Нитрон» г. Саратова (после стадии промывки), модифицировали замедлителями горения различного состава.

В способе получения модифицированного полиакрилонитрильного волокна пониженной горючести, использовались следующие методы: пропитка кондиционного волокна водным раствором гибридной огнезамедлительной системы и методом инклюдирования гибридной огнезамедлительной системы в свежесформованное полиакрилонитрильное волокно. Процесс модифицирования волокна включал следующие стадии: пропитку кондиционного волокна водными огнезамедлительными растворами при различном соотношении компонентов при температуре 20С и модуле ванны Мв =5; термообработку при температуре 150С в течении 10 мин., для фиксации замедлителей горения на волокне; промывку при 40С, для удаления непрореагировавшего препарата; сушку до постоянной массы.

В результате модификации огнезамедлительная система проникает в структуру волокна и в результате термообработки фиксируется в структуре.

Свойства, полученного модифицированного полиакрилонитрильного волокна методом инклюдирования в свежесформованное гель-волокно, представлены в таблицах.

При модификации инклюдационным способом свежесформованного гель-волокна полученное модифицированное полиакрилонитрильное волокно характеризуется большей устойчивостью к горению, чем модифицированное кондиционное волокно.

Наличие у ПАН гель-волокна несформировавшейся структуры и высокой пористости, способствует ускорению процессов диффузии в объёме волокна при обработке водными растворами, более равномерному распределению и более полному взаимодействию замедлителей горения с волокном с образованием химических и водородных связей, это повышает сохранность огнезащитного эффекта. Модификацию свежесформованного волокна можно проводить двумя методами: обработкой волокна, прошедшего стадию промывки, водным раствором замедлителя горения и введением ЗГ в волокно в составе авиважной ванны на стадии мягкой отделки при получении ПАН волокна для текстильного ассортимента. Предполагаемая модификация свежесформованного полиакрилонитрильного волокна инклюдированием не требует дополнительной стадии и оборудования, так как модификатор может вводится в авиважную ванну.

При определении деформационно-прочностных свойств элементарных гель-волокон (табл.1) отмечены существенные различия в способности к деформациям при растяжении у модифицированного кондиционного и свежесформованного ПАН волокон.

Модифицированные образцы при поджигании на воздухе не загораются, под действием пламени обугливаются. Показатель воспламеняемости полимеров – кислородный индекс (КИ) возрастает и после промывки сохраняется до 27% об. для модифицированного кондиционного волокна, для модифицированного свежесформованного волокна сохраняется до 28,5% об. При одновременном использовании фиксаторов (Ф-1,2) замедлителей горения повышает КИ в сравнении с прототипом с 28 до 40,5 об.%, сохраняя огнезащитный эффект к мокрым обработкам, повышая КИ образцов после промывки на 4% (табл.2).

Таблица 1

Влияние состава модифицирующих ванн и стадий модификации на деформационно-прочностные свойства свежесформованного волокна

 

 Состав образца

 

Деформационно-прочностные свойства

Стадии модификации

 

пропитка

термо-обработка

промывка

ПАНгель+20%ОГЗС

+2,5% Ф-1

разрывная нагрузка, сН

9,7

9,2

11,7

удлинение образца, %

36,7

36,3

54,3

ПАНгель+20%ОГЗМ

+2,5 Ф-1

+5%Ф-2

разрывная нагрузка, сН

8,7

8,3

12,0

удлинение образца, %

36

45,3

53

Примечание: Разрывная нагрузка немодифицированного гель-волокна составляет 8,5 сН, удлинение 68%.

Таблица 2

  Влияние состава модифицирующих ванн на процессы пиролиза

свежесформованного волокна

Состав

образца

Начальная температура деструкции

Тн, 0С

Выход

КО, %

масс.,

7000С

КИ,%

после

пропитки

КИ,%

после

промывки

ПАНгель волокно

234

20

-

-

ПАНгель+20%ОГЗС

+2,5%Ф-2

235

55

31,5

23

ПАНгель+20%ОГЗС

+2,5%Ф-1

244

61,4

36

28

ПАНгель+20%ОГЗС

+2,5%Ф-1+2,5%Ф-2

243

 

64,2

40,5

28,5

ПАНгель + 13,2ФЛ

(фосфолан)

(прототип)

240

49,5

28,0

27,5

Примечание: КИ немодифицированного гель-волокна составляет 19 об.%.

 

Получено модифицированное полиакрилонитрильное волокно, на основе полимера акрилонитрила методом инклюдирования свежесформованного полиакрилонитрильного волокна водным раствором гибридной фосфор-азотсодержащей системы. Доказано, что для снижения показателей горючести эффективно использование фиксаторов в составе огнезамедлительной системы.

 

Литература

  1. Конкин А.А. Термо-, жаростойкие и негорючие волокна – М.: Химия, 1978.–424 с
  2. Копылов В.В. Полимерные материалы с пониженной горючестью / Под ред. А.Н. Праведникова. – М.: Химия, 1986. – 224 с.
  3. Булгаков В.К. Моделирование горения полимерных материалов /
    В. К. Булгаков, В. И. Кодолов, А. М. Липатов. – М.: Химия, 1990. – 237 с.
Основные термины (генерируются автоматически): полиакрилонитрильное волокно, волокно, модифицированное полиакрилонитрильное волокно, Разрывная нагрузка, кондиционное волокно, водный раствор, кислородный индекс, модифицированное кондиционное волокно, огнезащитный эффект, полученное модифицированное полиакрилонитрильное волокно.


Похожие статьи

Основные термины (генерируются автоматически): ПАН волокна...

Модифицированное из водной ванны свежесформованное волокно.

Математическая модель структуры полиакрилонитрильного волокна в производстве углеродного волокна.

Основные термины (генерируются автоматически): ПАН волокном...

Процесс модификации кондиционного волокна осуществлялся методом пропитки волокна водными растворами ОГЗС содержащих от 10 до 40% масс. ЗГ по стадиям: пропитка при модуле ванны 5 и температуре 20±5°С; термообработка в течение 10 мин...

Регулирование свойств полимерных композиционных материалов...

При модификации волокон водными растворами модификаторов проявляется тенденция к повышению деформационно-прочностных свойств ПАН жгутика.

Корчина, Л.В. Оценка влияния полиакрилонитрильных волокон, модифицированных аппретами различной химической...

Исследование свойств пан волокон, модифицированных...

Объектами исследования являлись: полиакрилонитрильный технический жгутик (ПАН-ТЖ), водный раствор сульфата гидроксомеди (II) (CuSO4·5H2O).

Так, относительная разрывная нагрузка модифицированного ПАН-волокна, обработанного ацетоном при 5%-ной...

Синтез многофункциональных полимеров на основе...

Вторичный материал волокна нитрон состоит из элементарных звеньев акрилонитрила

Исследование депрессорных свойств диметилформамидных растворов полученных

Полимерные композиционные материалы на основе полиэтилена и модифицирующих добавок.

Комплексообразование модифицированных...

Комплексообразование модифицированных полиакрилонитрильных волокнистых материалов с йодом.

Волокно……N+……J-JJ+.

Исследование эксплуатационных свойств полимерных композитов на основе модифицированных ГЦ-волокон.

Структурные особенности и свойства эпоксипластов на основе...

Математическая модель структуры полиакрилонитрильного волокна в производстве углеродного волокна. Высокотемпературная обработка гидратцеллюлозного волокна. Структурные особенности англосаксонских поэтических заклинаний.

Влияние концентрации неорганических примесей на механизм...

На рис. 1 приведены экспериментальные графики изменения плотности полиакрилонитрильного (ПАН) волокна по зонам печи термостабилизации в производстве углеродных волокон для пяти партий волокна.

Похожие статьи

Основные термины (генерируются автоматически): ПАН волокна...

Модифицированное из водной ванны свежесформованное волокно.

Математическая модель структуры полиакрилонитрильного волокна в производстве углеродного волокна.

Основные термины (генерируются автоматически): ПАН волокном...

Процесс модификации кондиционного волокна осуществлялся методом пропитки волокна водными растворами ОГЗС содержащих от 10 до 40% масс. ЗГ по стадиям: пропитка при модуле ванны 5 и температуре 20±5°С; термообработка в течение 10 мин...

Регулирование свойств полимерных композиционных материалов...

При модификации волокон водными растворами модификаторов проявляется тенденция к повышению деформационно-прочностных свойств ПАН жгутика.

Корчина, Л.В. Оценка влияния полиакрилонитрильных волокон, модифицированных аппретами различной химической...

Исследование свойств пан волокон, модифицированных...

Объектами исследования являлись: полиакрилонитрильный технический жгутик (ПАН-ТЖ), водный раствор сульфата гидроксомеди (II) (CuSO4·5H2O).

Так, относительная разрывная нагрузка модифицированного ПАН-волокна, обработанного ацетоном при 5%-ной...

Синтез многофункциональных полимеров на основе...

Вторичный материал волокна нитрон состоит из элементарных звеньев акрилонитрила

Исследование депрессорных свойств диметилформамидных растворов полученных

Полимерные композиционные материалы на основе полиэтилена и модифицирующих добавок.

Комплексообразование модифицированных...

Комплексообразование модифицированных полиакрилонитрильных волокнистых материалов с йодом.

Волокно……N+……J-JJ+.

Исследование эксплуатационных свойств полимерных композитов на основе модифицированных ГЦ-волокон.

Структурные особенности и свойства эпоксипластов на основе...

Математическая модель структуры полиакрилонитрильного волокна в производстве углеродного волокна. Высокотемпературная обработка гидратцеллюлозного волокна. Структурные особенности англосаксонских поэтических заклинаний.

Влияние концентрации неорганических примесей на механизм...

На рис. 1 приведены экспериментальные графики изменения плотности полиакрилонитрильного (ПАН) волокна по зонам печи термостабилизации в производстве углеродных волокон для пяти партий волокна.

Задать вопрос