Введение к работе
Актуальность темы
Современное научно-техническое развитие различных отраслей экономики базируется на широком использовании полимерных материалов, особое место среди которых занимают полимерматричные композиты. Расширяющиеся области их применения ставят задачи создания композиционных материалов с повышенными эксплуатационными, в том числе, функциональными свойствами. Одним из путей решения поставленной задачи является использование в технологии композитов модифицированных волокнистых наполнителей.
К числу приоритетных армирующих систем, активно используемых для этих целей, относится полиакрилонитрильная техническая нить, являющаяся основным сырьем в производстве углеродных волокнистых материалов. Направленное модифицирование поверхности полиакрилонитрильного прекурсора, обеспечивающее повышение эксплуатационных свойств композитов на его основе, является актуальной задачей.
В связи с этим целью настоящей работы являлось изучение структурных особенностей и основных качественных характеристик композитов на основе эпоксидной и полиамидной матриц и модифицированного ПАН-прекурсора.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи исследований:
- выбор методов и параметров модификации полиакрилонитрильного прекурсора и оценка свойств модифицированного волокнистого наполнителя и окисленного полиакрилонитрильного жгутика на его основе;
- изучение структуры и эксплуатационных свойств эпоксидных композитов, армированных модифицированным полиакрилонитрильным прекурсором и окисленным жгутиком на его основе;
- разработка композита на основе полиамида 6 и технического полиакрилонитрильного жгутика, вводимого на стадии синтеза полимерной матрицы, и исследование его структуры и свойств;
- оценка технического уровня разработанных композиционных материалов и определение рациональных областей их применения.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
-определены физико-химические особенности формирования структуры и свойств эпоксипластов на основе модифицированного органосиланольными аппретами АГМ-9, А-187, А-174 полиакрилонитрильного прекурсора;
-доказано, что модификация технического полиакрилонитрильного жгутика исследуемыми аппретирующими составами с последующей двухступенчатой термообработкой обеспечивает их химическое взаимодействие с волокнистым наполнителем;
-установлено повышение физико-химической совместимости в системе эпоксидное связующее/модифицированный волокнистый наполнитель в результате активации поверхности технического полиакрилонитрильного жгутика при введении новых реакционно-способных групп;
-отмечено активное влияние модифицированного технического полиакрилонитрильного жгутика на процессы формирования эпоксидного композиционного материала на его основе, что подтверждается изменением кинетических параметров отверждения композита;
-доказано, что введение технического полиакрилонитрильного жгутика на стадии синтеза полиамидной матрицы обеспечивает формирование более упорядоченной структуры в композите.
Практическая значимость работы:
-определены параметры модификации полиакрилонитрильного прекурсора органосиланольными аппретами АГМ-9, А-187; А-174;
-разработаны новые композиционные материалы на основе эпоксидной матрицы и модифицированного технического полиакрилонитрильного жгутика с повышенными физико-механическими характеристиками и хемостойкостью;
-составлены технологические рекомендации по модификации полиакрилонитрильного прекурсора органосиланольными аппретами для повышения их физико-химической совместимости с эпоксидной матрицей;
-наработана опытно-промышленная партия модифицированного АГМ-9 полиакрилонитрильного прекурсора на ООО «СНВ» (г. Саратов), который успешно прошел стадию окисления в производстве углеродного волокна на ООО «Аргон» (г. Балаково);
-проведена оценка технического уровня разработанных материалов на основе эпоксидной и полиамидной матриц, подтвердившая их соответствие промышленным аналогам.
Апробация результатов работы
Результаты работы доложены на Региональных, Международных и Всероссийских конференциях: I Региональной научно-технической конференции «Системы автоматического регулирования и автоматизация производства» (г. Саратов, 2009), V Международной научно-технической конференции «Композит - 2010» (г. Саратов, 2010); Международной конференции «Пластмассы со специальными свойствами» (г. Санкт-Петербург, 2011), 7-ой Санкт-Петербургской конференции молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах» (г. Санкт-Петербург, 2011), III Международной научно-инновационной молодежной конференции «Современные твердофазные технологии» (г. Тамбов, 2011), III Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии, автоматизация, системы автоматизированного проектирования промышленных систем и строительных объектов» (г. Саратов, 2011), а также представлены на Всероссийском инновационном форуме «Современные тенденции химической технологии и теплоэнергетического комплекса (Технологии XXI века) (г. Бийск, 2011).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, литературного анализа состояния проблемы, методической части и трех глав с результатами эксперимента. Общих выводов и списка использованной литературы.
