Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 10
1.1. Особенности горения полимерных материалов 11
1.2. Особенности структуры и свойств ПАН волокон 16
1.3. Термическая деструкция полиакрилонитрильного волокна 22
1.4. Способы модификации полиакрилонитрильных волокон 28
2. Объекты и методы исследования 49
2.1. Объекты исследования 49
2.2. Методы исследования 51
2.2.1. Метод термогравиметрического анализа 51
2.2.2. Метод инфракрасной спектроскопии 52
2.2.3. Метод рентгеноструктурного анализа 53
2.2.4. Метод оптической спектроскопии 53
2.2.5. Метод изометрического нагрева 53
2.2.6. Метод хроматографического анализа 54
2.2.7. Метод испытаний по ГОСТ 55
3. Разработка технологии модификации ПАН волокна 56
3.1. Модификация кондиционного ПАН волокна 56
3.1.1. Выбор замедлителей горения и параметров модификации ПАН волокна 56
3.1.2. Влияние замедлителей горения на структуру ПАН волокна 68
3.1.3. Изучение химического взаимодействия замедлителей горения с ПАН волокном 72
3.1.4. Изучение влияния состава модифицирующей ванны на деформационно-прочностные свойства кондиционного ПАН волокна 79
3.1.5. Влияние замедлителей горения на процессы термоокислительной деструкции и горения ПАН волокон 82
3.2. Разработка технологии модификации свежесформованного ПАН волокна
3.2.1. Изучение эффективности взаимодействия замедлителей горения со свежесформованным ПАН волокном 90
3.2.2. Изучение химического взаимодействия замедлителей горения со свежесформованным ПАН волокном 97
3.2.3. Влияние замедлителей горения на процессы термоокислительной деструкции и горения свежесформованного ПАН волокна 99
4. Определение возможности применения модифицированных ПАН волокон для получения углеродного волокна 105
5. Технологический процесс получения модифицированных ПАН волокон 108
Основные выводы по работе 115
Список литературы 116
Приложения 131
- Термическая деструкция полиакрилонитрильного волокна
- Метод термогравиметрического анализа
- Изучение влияния состава модифицирующей ванны на деформационно-прочностные свойства кондиционного ПАН волокна
- Определение возможности применения модифицированных ПАН волокон для получения углеродного волокна
Введение к работе
До середины 60х годов XX века наибольшую часть всех текстильных волокон составляли натуральные волокна целлюлозного и животного происхождения. Но именно в это время наметился бурный рост производства и потребления химических волокон. В текстильной и швейной промышленности успешно конкурируют и синтетические ткани и ткани из натуральных и искусственных волокон. Химические волокна обладают рядом специфических свойств, превосходящих свойства натуральных волокон, (теплостойкость, износостойкость, упругость, эластичность и т.д.), что делает их незаменимыми во многих отраслях промышленности [1,2].
К современным текстильным материалам, используемым в технике, потребность в которых весьма велика, предъявляется ряд специальных требований в связи с применением их в жестких, иногда экстремальных условиях. Материалы такого типа должны обладать свойствами огнезащи-щенности, нефте-масло-водоотталкивания, биоцидности и др., а зачастую и комплексом свойств. Особенно актуальна проблема создания огнезащищен-ных технических тканей и нетканых материалов различной природы и назначения. Это обусловлено тем, что текстильные материалы являются серьезным источником опасности во время пожаров: легко воспламеняются, способствуют распространению пламени и при горении выделяют большое количество дыма и газов. Так, в 2000 г. в России в результате возгорания текстильных материалов произошло 24860 пожаров, от которых погибло 5934 человека [3].
Для уменьшения подобной опасности в ряде государств приняты нормативные положения и законодательные акты, запрещающие применение изделий из легковоспламеняющихся тканей. В первую очередь это относится к спецодежде, декоративным, обивочным материалам, портьерным тканям, нетканым материалам. В США, Германии, например, давно уже законодательно утверждено, что в общественных зданиях долж-
ны использоваться только огнезащищенные ткани и покрытия. Даже одежда для детей и пенсионеров шьётся из таких материалов [3].
В России же в широких масштабах огнезащищенные материалы применяют для изготовления спецодежды, причем получают их, в основном, с использованием импортных препаратов. Эти препараты и их выпускные формы довольно дороги и не всегда обеспечивают соответствие обработанных ими тканей всему комплексу специальных и гигиенических требований, в частности, по содержанию формальдегида.
Суть сложного явления процесса горения проявляется во взаимодействии химических и физических процессов. Знание механизма и кинетики химического превращения полимеров в конечные продукты сгорания позволяет прогнозировать их поведение в пожароопасных ситуациях, управлять процессом горения и создавать материалы, устойчивые к горению. Несмотря на большое число исследований информация по данным вопросам в области химических волокон, композиционных материалов на их основе ограничена и пути направленного управления процессами их горения полностью не разработаны.
Решение этой важной научно-хозяйственной проблемы на основе изучения закономерностей влияния замедлителей горения (ЗГ) определенного состава и строения, состава композиций, методов и параметров модификации на термоокислительное разложение и горение ПМ, позволяет создать научные основы технологии модификации, обеспечивающие получение полимерных материальных с пониженной пожарной опасностью и требуемыми эксплуатационными свойствами и является актуальным направлением исследований.
Целью настоящей работы является разработка технологии модификации ПАН волокон гибридными системами, обеспечивающей получение по-лиакрилонитрильных волокон с пониженной горючестью текстильного и технического назначения.
7 Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Выбор огнезамедляющих систем и параметров модификации готового и свежесформованного ПАН волокон.
Исследование влияния на кинетику сорбции ПАН волокон концентрации замедлителей горения, температуры ванны и определение эффективности взаимодействия волокон с замедлителем горения.
Изучение влияния огнезамедляющих систем на структуру и свойства, показатели пиролиза и горения ПАН волокон.
Определение возможности использования модифицированных волокон в производстве углеродных волокон.
Научная новизна работы
Доказано наличие химического взаимодействия замедлителей горения с ПАН волокном. В спектрах модифицированных волокон значительно уменьшаются характерные полосы колебаний связи С=0 и появляются полосы колебания группы С-О-С, проявляются и сохраняются в модифицированном волокне после промывки пики валентных колебаний групп ЗГ: Р=0, Р-О-С, >NH, -NH2. Полоса свободной несвязанной (неассоциированной) гидроксильной группы —ОН уширяется и проявляется при более низких частотах колебания связанной -ОН группы, образовавшейся в результате химического взаимодействия замедлителя горения (ЗГ) с волокном.
Установлено влияние замедлителей горения на физико-химические процессы при пиролизе и горении. Замедлители горения инициируют процессы циклизации, о чем свидетельствует снижение температуры начала циклизации, уменьшение экзотермичности и энергии активации циклизации.
Определена большая эффективность влияния ЗГ, введенного в свеже-сформованное волокно. Это связано с различиями в структуре и механизме фиксации ЗГ в волокне. КИ модифицированных волокон: готового 34%, свежесформованного 40,5% об., сохранность огнезащитного эффекта после мокрых обработок у свежесформованного волокна выше на 6-14%.
Доказано существенное влияние ЗГ на структуру волокна, приводящее к увеличению степени кристалличности с 40до 58%, размера кристаллитов с 0,015 до 0,020 мкм, растекловыванию аморфных областей и релаксации напряжений в аморфной фазе полимера.
Выявлены преимущества переработки модифицированных волокон в углеродное волокно, приводящие к повышению выхода углеродного волокна за счет инициирования процессов циклизации при термоокислении и снижение скоростей деструкции модифицированного ПАН волокна.
Практическая значимость и реализация результатов работы
разработаны параметры модификации кондиционных и свежесформо-ванных ПАН волокон текстильного и технического назначения, обеспечивающие придание пониженной горючести с сохранением комплекса эксплуатационных свойств;
определена возможность использования модифицированных ПАН волокон в производстве УВ, обеспечивающая повышение выхода углеродного волокна.
Достоверность и обоснованность подтверждается комплексом независимых и взаимодополняющих методов исследования.
Апробация результатов работы.
Результаты работы доложены на Международном симпозиуме восточно-азиатских стран по полимерным композиционным материалам и передовым технологиям: «Композиты — XXI века» (Саратов, 2005г), международной конференции «Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология.» (Саратов, 2007г).
На защиту выносятся следующие основные положения:
Параметры модификации готовых и свежесформованных ПАН волокон.
Механизмы взаимодействия замедлителей горения с ПАН волокном.
Комплексные исследования по оценке влияния состава модифицирующих ванн, соотношения компонентов, параметров модификации на структуру, деформационно-прочностные свойства, механизмы пиролиза и показатели горючести готового и свежесформованного ПАН волокна.
Эффективность использования модифицированных волокон в производстве углеродного волокна.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах рекомендуемых ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованных источников, приложения.
Термическая деструкция полиакрилонитрильного волокна
В полимерах при повышенных температурах протекают процессы термического разложения. Основными факторами в процессах термодеструкции полимеров являются структура макромолекулы и структурные дефекты.
Различными типами реакций разложения при термической деструкции полимеров могут быть: 1) деполимеризация с разрывом основной цепи; 2) реакции заместителей за счет отщепления функциональных боковых групп, полимераналогичных превращений с образованием двойных связей, циклических структур, новых функциональных групп [3,7,23,24,76]
Термическое разложение ПАН волокон, тканей и смесовых материалов рассмотрено в следующих работах [84-86,89].
В работе А.А.Конкина [4] отмечено, что на стадии окисления ПАН волокон протекают сложные химические процессы и структурные превращения. Термоокислительная диструкция полиакрилонитрила (ПАН) сопровождается целым рядом реакций и, в том числе, не исключается окислительное дегидрирование. В работе [90] дается представление об основных химических процессах деструкции. Предполагается [94], что окислительная среда ускоряет процесс циклизации, что связано с предварительным окислительным дигидрировани-ем, сопровождающимся выделением воды и образованием кетоновой и эпоксидной форм гетероциклических звеньев окисленного ПАН волокна. Особенности механизма термической деструкции ПАН волокна, согласно Н.Грасси [90], следующие. При нагреве ПАН до 200С в течение нескольких часов кислород инициирует процесс циклизации, уменьшая интенсивность экзотермической реакции и направляя реакцию к образованию карбонильных соединений. Взаимодействие, происходящее в результате возникновения водородных связей между карбонильными группами и вторичными аминогруппами соседних полимерных цепей, обеспечивает эффективную стабилизацию полимерной структуры и физическое сохранение волокон в ходе последующих реакций деструкции. Предварительное сшивание молекул ПАН благоприятствует реакции внутримолекулярной циклизации [9], снижает вероятность разрыва углерод-углеродных связей основной цепи макромолекул и , следовательно, снижает выход горючих летучих продуктов деструкции. При температуре примерно 250С происходит образование сопряженных двойных связей при полимеризации или олигомеризации соседних нитриль-ных групп, образование тетрагидропиридиновых (нафтиридиновых) циклов. В ходе реакции быстро выделяется большое количество тепла. В результате которого в разлагающемся материале может произойти взрыв, то есть возможно разрушение структуры полимера. При этом: - процесс реакции является радикальным; - большое количество выделяемого тепла связано с экзотермическими реакциями циклизации; - в присутствии сополимеров на них происходит инициирование циклизации; - сопряженные нитрильные структуры имеют малую длину; - происходит образование полимерной цепи, включающей небольшие циклические фрагменты, связанные сегментами неизменных мономерных единиц; - разрыв цепи происходит у неизмененных сегментов, приводя к фрагментации; - аммиак образуется из концевых аминогрупп (N-H) сопряженных структур; - циановодород выделяется из неизменных акрилонитрильных единиц. При накоплении участков с сопряженными связями (C=N) эффективная энергия активации процесса циклизации ПАН уменьшается с 255,4 до 20,9 кДж/моль. Циклизация инициируется образованием метиленниминных групп и вследствие образования стойких шестизвенных циклов протекает с уменьшением свободной энергии, что термодинамически выгодно [7-9,90,94]. Окислительная среда подавляет выход NH3 [90,91,94.]. Цианистый водород образуется в широком интервале температур 300-900С, причем, отмечено наличие двух максимумов выделения(350 и 750С). Образование цианистого водорода при 350С вызвано отщеплением непро-реагировавших при циклизации нитрильных групп [7]. Предполагают, что при температурах 270-310С образование HCN может происходить и в результате глубокого окисления нафтиридиновых циклов [91]: Это предположение подвергается корреляцией между выходом СОг и HCN с повышением температуры, а также близостью температурных коэффициентов этих реакций. Второй максимум выхода HCN возникает с образованием графитопо-добных структур вследствие межмолекулярного взаимодействия продуктов разложения: Нагревание полимера до 500С, согласно данных Р.М.Асеевой и Г.Е.Заикова [9], приводит к образованию сопряженных азотосодержащих полициклических фрагментов. Выделение азота наблюдается при температуре выше 600С. Для усиления огнезащиты ПАН волокон, исходя их данных термолиза, необходимо: 1) усилить циклизацию; 2) снизить выход горючих летучих продуктов [90]. Для предотвращения разрушения структуры ПАН необходимо изменить ход процесса деструкции при температуре до 250С. Это возможно за счет: 1)снижения температуры начала реакции циклизации; 2)снижения интенсивности экзотермического пика в этой области температур. Для снижения интенсивности экзотермического процесса используют добавки веществ, инициирующие реакции циклизации. Например, при наличии таких сомономеров как метакриловая и итаконовая кислоты реакция циклизации, очевидно, протекает по ионному механизму и передается вдоль полимерной цепи с невысокой скоростью. Циклизация ПАН заметно ускоряется в присутствии оснований и органических кислот [57]. Механизм инициирования циклизации можно представить следующим образом: Реакция начинается с атаки нитрильной группы нуклеофильным реагентом, рост цепи (циклизация) происходит в результате взаимодействия иминаниона с нитрильной группой соседнего элементарного звена, а обрыв цепи- путем присоединения протона. Для улучшения потребительских свойств, традиционных видов химических волокон, а также для получения волокон с новым комплексом свойств применяются различные методы модифицирования волокон. Модифицирование волокон - один из наиболее простых и перспективных путей регулирования их свойств. Все методы модифицирования можно подразделить на три группы [2]: -физические - без изменения химического состава, но с изменением надмолекулярного строения или внешней поверхности волокна; эти методы используются на стадии формования или последующих обработок волокон; -химические — с изменением химического строения путем сополимери-зации при получении исходного полимера или введения новых функциональных групп при обработке уже сформованных волокон; -композитные, или методы смешения, когда к основному полимеру добавляются те или иные компоненты — носители новых свойств - путем введения добавок на стадии подготовки исходного раствора к формованию или в процессе формования.
Метод термогравиметрического анализа
При воздействии на вещество температуры в большинстве случаев происходит изменение массы вещества. Непрерывная фиксация изменения массы позволяет с высокой точностью анализировать физические, химические или физико-химические процессы, протекающие в веществе. Использование дериватографа позволяет одновременно определять температуру испытываемой пробы (Т-температурная кривая), изменение её массы (ТГ- термогравиметрическая кривая), скорости изменения массы (ДТГ- деривативная термогравиметрическая кривая, т.е. производная термогравиметрической кривой) и изменение энтальпии (ДТА- кривая дифференциального термического анализа). Изменение массы, скорости изменения массы и величин тепловых эффектов при нагреве образцов волокон изучались с использованием дериватографа системы «Паулик - Паулик — Эрдей» фирмы MOM марки Q — 1500D.
Условия эксперимента: навеска 180 мг; среда — воздух; интервал нагрева - до 900С; скорость нагрева (VM) - 10С/мин., относительная ошибка не превышает 1%.
Энергия активации термодеструкции материалов определяли методом Г.О. Пилояна [109 ] по кривой ДТГ по формуле:
Это уравнение можно представить в виде: Y = а X + b , где а — угловой коэффициент, который равен тангенсу угла наклона прямой к оси абсцисс. Графически энергию активации определяли по тангенсу угла наклона прямой, построенной в координатах lg Al = f(l/T 10"3), где Al - длина отрезка между нулевой линией и кривой ДТА. где V— скорость термолиза, мг/мин; m коп и m „ач — соответственно начальная и конечная потери массы при нагреве образца на 100 град, % масс; m о - 1% от массы образца для испытания, мг; /-продолжительность нагрева образца на 100 град, мин.
Для изучения взаимодействия компонентов композиций, с высокой степенью точности, применяли метод инфракрасной спектроскопии (ИКС), выполняли на приборе «Spekord» с приставкой «MJR -4». Для регистрации ИК -спектров исследуемые образцы волокон измельчали и готовили в виде таблеток, полученных прессованием при давлении 2 МПа из смеси, содержащей 4 мг образца и 200 мг бромистого калия. Исследования проводили в области длин волн 100 - 4000 см"1.
Исследование структурных характеристик волокна осуществляли на рентгеновской установке Дрон-3 (дифрактометр рентгеновский общего назначения) (железное излучение Х= 1,93 А), напряжение V=2,5 Кв, сила тока 1=20мА. Степень кристалличности волокна рассчитали по Германсу и Вей-дингеру, через угол дифракции - d и обратный вектор дифракции согласно формул [ 104]: Степень кристалличности - X, согласно формуле равна отношению:
Микроскопические исследования проводились на микроскопе МИМ -7 в прямом свете, с увеличением 655х- 1310х. Для получения поперечных срезов волокон использовалась металлическая пластина диаметром отверстий 1мм.
При исследованиях нить помещали в термокамеру, предварительно прогретую до 30±5С, обеспечивали небольшое натяжение нити до усилия «0,0005 кг/текс, не вызывающего релаксации и, следовательно, не деформирующего существенно нить. Прогревали нить со скоростью 10С/мин. Поддержка постоянной длины образца производилась путем многократной намотки нити на валики, расположенные на входе и выходе из термокамеры, с последующим зажимом нити на валиках прижимными роликами. На выходе из термокамеры до прижимных роликов установлен датчик силы, считывающий напряжение, возникающее в нити при нагревании.
Изучение состава газов пиролиза проводили с использованием хроматографа Focus GC/DSG. Образец нагревался в реакторе пиролизатора в среде гелия до 750С. Колонка капиллярная диаметром 0,25 мм, длина 15 метров. Масса навески - 50 мг. Режим хроматографирования: температура термостата 34С с постепенным прогревом до 300С, температура инжектора 250С, поток газа в колонке (Не) 1 мл/мин., поток деления 50мл/мин. Обработка данных и программы управления экспериментом предусматривает поступление информации от АЦП в память компьютера, а также вычерчивание хромато-грамм.
Изучение влияния состава модифицирующей ванны на деформационно-прочностные свойства кондиционного ПАН волокна
В результате модификации толщина волокон, выраженная через линейную плотность в текс (г/км), изменяется в зависимости от концентрации замедлителей горения в модифицирующей ванне и времени модификации (рис. 13,14).
Повышение концентрации замедлителей горения вызывает увеличение линейной плотности волокна. Текс увеличился с 850 для модифицированного ПАН волокна до 1200-1400 для модифицированного.
Меньший вклад в повышение толщины жгута вносит время пропитки, что сопоставимо с данными по сорбции ЗГ ПАН волокном, приведенными на рис. 3,4.
Анализ физико-механических свойств ПАН волокон, модифицированных из многокомпонентных ванн, показал, зависимость свойств от компонентов, составляющих модифицирующую ванну.
Исследовано влияние ЗГ на физико-механические свойства элементарного волокна (рис. 15,16), для этого ПАН жгут разделили на элементарные нити.
Физико-механические испытания элементарного волокна проводились на разрывной машине FM-27 по стандартным методикам. Анализ результатов испытаний показал, что у модифицированных образцов разрывная нагрузка возрастает на 11-12%, что связано с увеличением степени кристалличности. Исключение составляют составы модифицированные из ванн содержащих 30% ЗГ. Увеличение удлинения объясняется частичной разориентацией макромолекул полимера при модификации из водных ванн.
При создании ПАН волокон пониженной горючести, а также при получении на их основе углеродных волокон для предотвращения разрушения структуры ПАН сополимера необходимо изменить ход процесса деструкции при температуре до 250С [8,9].
Это возможно за счет: 1) снижения температуры начала реакции циклизации; 2) снижения интенсивности экзотермического пика в этой области температур.
Для снижения интенсивности экзотермического процесса используют добавки веществ, инициирующих реакции циклизации и способствующих образованию карбонизованного остатка (КО). При наличии сомономеров (метакриловая и итаконовая кислоты) реакция циклизации протекает по ионному механизму и передается вдоль полимерной цепи с невысокой скоростью.
Методом термогравиметрического анализа (ТГА) выявлено влияние замедлителей горения на процессы пиролиза волокон (табл.7). Для исходного немодифицированного ПАН волокна в интервале температуры 210-265 С начинаются процессы циклизации, обеспечивающие создание структуры полимера, способной формировать карбонизованный остаток (КО).
Инициирование процесса циклизации всеми исследованными составами замедлителей горения подтверждается уменьшением величины экзотермических пиков, соответствующих процессу циклизации в сравнении с исходным ПАН волокном (рис 17). При пиролизе модифицированного волокна снижаются общий выход летучих продуктов, соответствующих процессу циклизации полиакрилонитрила и энергия процесса циклизации.
Подтверждением влияния ЗГ на процесс циклизации являются протекание деструкции с меньшими скоростями (рис.18) и больший выход КО при температуре 500С, такие изменения в процессе пиролиза характерны для всех составов модифицирующих ванн. Сформировавшийся кокс характеризуется большей термостойкостью, так как потери массы при температурах выше 600С у модифицированных волокон меньше, что свидетельствует не только об инициирующем влиянии ЗГ на коксообразование, но и на структуру коксового остатка.
Определение возможности применения модифицированных ПАН волокон для получения углеродного волокна
ПАН волокна являются одним их основных видов сырья, применяемого для получения углеродных волокнистых материалов. Из него изготавливают главным образом высокопрочные и высокомодульные углеродные волокна (УВ).
Углеродные волокна весьма дороги, как из-за высокой стоимости исходного сырья - ПАН волокон со специальными свойствами, так и вследствие высокой стоимости процесса получения УВ. ПАН волокна, используемые в производстве УВ, отличаются от коммерческих, используемых в текстильной промышленности, по составу, содержанию сомономеров, а также физико-механическим характеристикам.
Исследования, позволяющие изыскать возможности использования текстильных ПАН волокон с более низкой ценой, позволяющие удешевить УВ, направлены на различные способы химического и физического модифицирования коммерческого ПАН волокна.
Технологический процесс получения углеродного волокна на основе ПАН всключает три основные стадии: термостабилизацию (окисление) на воздухе при температуре 200-300 С, высокотемпературную обработку в инертной среде при температурах до 1200-1300 С - карбонизацию и высокотемпературную обработку в инертной среде при температурах до 3800 С -графитацию. Материалы, получаемые на каждой стадии, являются самостоятельными продуктами - соответственно, термостойкое окисленное волокно, высокопрочное углеродное волокно и высокомодульное углеродное волокно.
На первых двух стадиях проходят внутри- и межмолекулярные химические реакции, приводящие к удалению гетероатомов и формированию углеродной структуры с системой полисопряжения. На третьей стадии при дальнейшем нагреве структура карбонизованных волокон совершенствуется, приближаясь к строению углеграфитовых материалов..
Процесс термостабилизации (окисления) ПАН волокна - это сложный технологический процесс, включающий большое число параллельно и последовательно протекающих химических и физических процессов с преобразованием молекулярной и надмолекулярной структур, экзоэффектом, прохождением процессов в аморфной и кристаллической фазах, образованием сетчатых структур и их релаксацией, циклизацией, деструкцией и т.д. Изменение одного из указанных процессов влияет на практический выход УВ. Первая основная стадия протекает медленно с высокими энергетическими затратами, суммарная продолжительность основных технологических стадий и количественный выход УВ формирует ценообразование УВ. Возможность применения стадии модификации ПАН волокна в производстве УВ исследовано методом ТГА (рис. 29,30).
В данной работе исследовались образцы модифицированного ПАН волокна, прошедшие термообработку в термокамере при температуре 350С, близкой к температуре термостабилизации (окисления) в производстве УВ.
Методом ТГА, с нагревом до температуры 1100 С, соответствующей температуре карбонизации, исследовались как образцы модифицированного ПАН волокна, так и для сравнения, образцы термообработанного в этих же условиях немодифицированные ПАН волокна. При повторном испытании с нагревом образцов заметны существенные различия в структурах исходного и термообработанных волокон, сформировавшихся при термообработке. Формирование структуры модифицированных образцов заканчивается при более высокой температуре, ниже пики экзоэффектов (рис.29), следовательно, выше выход углеродных структур, На термограммах заметна меньшая потеря массы у модифицированных волокон, особенно модифицированных составом:
Увеличение коксового остатка за счет уменьшения потерь на стадии термостабилизации обеспечивает увеличение выхода УВ. Применения модифицированного ПАН волокна в производстве углеродного волокна приводит к следующим результатам: — инициирование процессов циклизации и уменьшение деструкции модифицированного ПАН волокна уменьшают затраты тепловой энергии на химические процессы производства; — уменьшение напряжений внутри волокна на технологических переходах при термообработке (пик напряжения модифицированного волокна) приводят к снижению дефектности и ворсистости окисленного волокна; — возможна перезаправка технологической линии без значимого снижения температуры и уменьшения отходов на перезаправку, но при этом, следует учитывать дополнительно возникающие затраты на введение модифицирующей ванны в производственную линию. Возможным недостатком может быть наличие дополнительных химических элементов, что может сказаться на процессах карбонизации и свойствах готового углеродного волокна.
