ПАН — волокна наровне с гидратцеллюлозными волокнами — главной вид сырья чтобы получить УВЫ. Использование ПАН — волокон в качестве сырья характеризуется рядом очевидных преимуществ:
— в первую очередь, по количеству выпуска они занимают одно из первых мест среди синтетических волокон;
— разработка их производства достаточно идеальна и разрешает приобретать всевозможный ассортимент волокнистых материалов;
— они владеют большой эластичностью и прочностью, что значительно облегчает их переработку в УВ.
— главным преимуществом перед гидратцеллюлозными волокнами есть в два раза больший выход углеродного волокна.
Если сравнивать с ГЦ — волокнами, в ПАН — волокнах при термообработке легче протекают процессы, приводящие к образованию малодефектной углеродистой структуры. Это преимущество разъясняется следующими обстоятельствами:
— полимер ПАН — карбоцепной и исходя из этого способен при пиролизе преобразовываться в углеродистые структуры без деструкции главной цепи; — нагрев ПАН в присутствии кислорода воздуха сопровождается реакцией окислительной дегидратации с образованием совокупности сопряженных двойных связей на протяжении межмолекулярных связей и полимерной цепи;
— регулярное размещение нитрильных групп содействует их полимеризации с образованием конденсированных полициклических структур.
Помимо этого, слабо выраженная кристалличность, и дефектность кристаллитов в ПАН — волокнах содействует минимизации напряжений, появляющихся из — за неравномерности протекания термических превращений в аморфных и кристаллических областях, что в конечном счете ведет к уменьшению дефектности углеродного волокна.
возникновение роли и Уменьшение деструкции уже на начальном этапе процесса полисопряженных структур содействуют спонтанной самоориентации ПАН-волокон при предстоящей обработке, тогда как при ГЦ- волокна та же степень ориентации достигается только в следствии высокотемпературной вытяжки.
Наличие в полимерной цепи ПАН боковых нитрильных групп предполагает возможность их размещения на протяжении макромолекулы в изотактической, синдиотактической либо атактической последовательностях. Определяющим причиной при реализации той либо другой возможности размещения боковых нитрильных групп есть большая полярность этих групп ( дипольный момент — 3,94 Д) и связанный с ней громадный потенциальный барьер их вращения довольно углеродного скелета макромолекулы. Большая энергия отталкивания нитрильных групп образовывает 290 кДж/моль, тогда как в самоё благоприятном положении эта энергия равна нулю. Учет диполь-дипольного сотрудничества, и последовательности стерических факторов продемонстрировали преобладание синдиотактической конфигурации полимерной цепи. Причем интенсивное внутримолекулярное сотрудничество нитрильных групп ведет к высокой жёсткости и спиральному закручиванию полимерной цепи ПАН-полимера. Исходя из этого из ПАН — волокон по большей части приобретают высокопрочные, высокомодульные углеродные волокна.
В первый раз углеродные волокна на базе ПАН-волокон были взяты в СССР в первой половине 60-ых годов двадцатого века.
К ПАН — волокнам , как-сырью для УВ, предъявляются высокие требования, поскольку они определяют уровень качества приобретаемого УВ:
1. Оценка молекулярной структуры сополимеров, используемых для получения ПАН-волокон, не может быть исчерпывающей не учитывая присутствия в цепи сомономеров. Их разнообразие и размеры содержащихся функциональных групп оказывают совместное влияние на особенности особенности и исходного волокна его превращения в углеродное, в первую очередь на начальных стадиях термообработки.
2. При термообработке ПАН-волокон в один момент с реакциями конденсации протекают деструктивные процессы, возможность которых обусловлена более не сильный связью С-С в главной цепи если сравнивать с боковыми звеньями. Исходя из этого особенное значение покупают такие характеристики полимера, как молекулярная масса (ММ) и молекулярно-массовое распределение. Для получения УВ рекомендуется применять ПАН с заметно большей ММ ( ~ 160000).
3. Физико-механические особенности У В определяются степенью ориентации, размерами структурных элементов, равномерностью и дефектностью структуры ПАН- волокон по сечению.
Для ПАН- волокон характерна неоднородность структуры как на фибриллярном уровне (чередование упорядоченных и неупорядоченных участков), так и на морфологическом (оболочки и наличие ядра по поперечному сечению). упорядоченность и Размеры фибрилл зависят от последующей вытяжки и условий формования волокна.
Увеличение степени ориентации ПАН- волокон сопровождается улучшением особенностей УВ до определенного предела, выше которого прочность остается постоянной либо кроме того понижается. Исходя из этого для производства УВ целесообразно применять ПАН- волокна не с предельным уровнем ориентации, а с таким, что достигается без разрушения структуры волокна.
Для получения однородной структуры ПАН- волокна нужно смягчение условий формования, увеличение температуры формования, увеличение стабильности растворов ( увеличение растворяющей свойство растворителя). Смягчение условий осаждения ведет к уменьшению перепада концентрации осадителя на поверхности и оси формующегося волокна, что выражается в понижении неоднородности структуры по поперечному срезу либо кроме того образованию всецело структурно однородного волокна. В зависимости от условий формования и , в первую очередь, осадительной ванны и вида растворителя, может изменяться и форма поперечного сечения волокна.
Понижение дефектности — кроме этого одна из основных обстоятельств получения УВ с большой прочностью, что достигается очисткой технологических растворов при получении ПАН- волокон.
Необычно действенное увеличение равномерности структуры отмечается при сухо-мокром формовании ПАН волокон. Кроме того не обращая внимания на твёрдые условия осаждения волокно имеет равномерный поперечный срез и ровную поверхность.
4. Громадное влияние на особенности УВ оказывают загрязнения на поверхности ПАН — волокон , в следствии выгорания которых на поверхности волокна образуются трещины быстро понижающие прочность УВ.
Как создают синтетическую нить
