Введение к работе
Актуальность работы
Нетканые материалы нашли широкое распространение во многих сферах деятельности человека, и области их применения постоянно расширяются. Существует ряд способов получения нетканых материалов, при этом в СССР, а затем и в России, весьма распространенным является электроспиннинг (электроформование) растворов полимеров, открытый в 1938 году в НИФХИ им. Л.Я. Карпова и быстро доведенный до практической реализации.
Достоинствами данного способа получения нетканого материала являются простота технологии, гибкость процесса, а также уникальные свойства получаемой продукции. Тем не менее, электроспиннинг растворов имеет ряд недостатков, обусловленных использованием растворителя: в процессе формования растворитель испаряется и выбрасывается в окружающую среду, что приводит к ее загрязнению и в значительной мере увеличивает себестоимость получаемого материала. Помимо этого, из-за ограниченной растворимости многих крупнотоннажных полимеров сужается диапазон выпускаемой продукции. Электроформование из расплавов лишено данных недостатков, однако осложнено высокой вязкостью расплавов, которая значительно превышает вязкость растворов полимеров, что затрудняет получение тонких волокон. Несмотря на перспективность процесса электроформования из расплавов полимеров, систематические исследования в данной области отсутствуют. В связи с этим актуальным является создание научных подходов к регулированию реологических и электрофизических свойств расплавов полимеров с целью разработки нового перспективного способа получения нетканых материалов.
Цель работы
Изучение реологических и электрофизических свойств расплавов полипропилена, полиамида-6 и его смесей, их влияния на морфологию, структуру и свойства нетканых материалов для создания нового перспективного способа получения нетканых материалов.
Научная новизна
-
Систематическое изучение влияния реологических и электрофизических свойств расплавов полипропилена, полиамида-6 и его смесей на морфологию, структуру и свойства нетканых материалов позволило создать новый перспективный способ получения нетканых материалов.
-
Установлено, что введение в расплав натриевых солей высших жирных кислот в количестве 1-10% масс, приводит к снижению вязкости и увеличению электропроводности расплавов полимеров.
-
Определены условия - температура расплава, содержание соли жирной кислоты, прикладываемое напряжение, расстояние между фильерой и осадительным электродом - при которых возможно получение тонковолокнистых нетканых материалов.
-
Показано преимущество разработанного способа получения нетканых материалов над существующими методами.
Практическая значимость работы
-
Выявленные в ходе исследований закономерности позволили разработать перспективный процесс получения нетканых микроволокнистых материалов различного назначения методом электроформования из расплавов полимеров и их смесей.
-
Разработана установка для получения нетканых материалов из расплавов полимеров.
-
В результате выполнения работы получено 2 патента РФ.
Автор выносит на защиту
Данные по исследованию реологических и электрических свойств расплавов полипропилена, полиамида и смесей на его основе, в т.ч. с введением в расплав до 10% добавки натриевых солей высших жирных кислот.
Закономерности электроформования из расплавов данных полимеров, а также зависимость среднего диаметра и морфологии получаемых волокон от условий их получения.
Результаты исследования структуры и свойств полученных материалов.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на: Седьмых Петряновских чтениях (Москва, 2009), Пятой всероссийской каргинской конференции «Полимеры - 2010» (Москва, 2010), Второй всероссийской школе-конференции для молодых ученых «Макромолекулярные нанообъекты и полимерные нанокомпозиты» (Московская обл., 2010), Восьмых Петряновских чтениях (Москва, 2011), Научно-технической конференции молодых ученых «Наукоемкие химические технологии-2011» (Москва, 2011), Третьей всероссийской школе-конференции для молодых ученых «Макромолекулярные нанообъекты и полимерные нанокомпозиты» (Московская обл., 2011), XIV Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии-2012» (Тула, 2012), XIX Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем» (респ. Марий-Эл, 2012), Четвертой всероссийской с международным участием школе-конференции для молодых ученых «Макромолекулярные нанообъекты и полимерные нанокомпозиты» (Московская обл., 2012), Девятых
Петряновских чтениях (Москва, 2013), XX Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем» (респ. Марий-Эл, 2013).
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 3 статьи в журналах, входящих в перечень рецензируемых журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций, 1 статья в рецензируемом сборнике статей, 18 тезисов докладов конференций, получено 2 патента.
Структура и объем диссертационной работы
