Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Полимерные композиционные короноэлектреты Галиханов Мансур Флоридович

Полимерные композиционные короноэлектреты
<
Полимерные композиционные короноэлектреты Полимерные композиционные короноэлектреты Полимерные композиционные короноэлектреты Полимерные композиционные короноэлектреты Полимерные композиционные короноэлектреты Полимерные композиционные короноэлектреты Полимерные композиционные короноэлектреты Полимерные композиционные короноэлектреты Полимерные композиционные короноэлектреты Полимерные композиционные короноэлектреты Полимерные композиционные короноэлектреты Полимерные композиционные короноэлектреты
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Галиханов Мансур Флоридович. Полимерные композиционные короноэлектреты : диссертация ... доктора технических наук : 05.17.06 / Галиханов Мансур Флоридович; [Место защиты: ГОУВПО "Казанский государственный технологический университет"].- Казань, 2009.- 392 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность работы. В последнее время стремительно растет объем применения полимерных электретов – диэлектриков создающих в окружающем пространстве сильное электростатическое поле. Диапазон их использования простирается от бытовой техники до техники специального назначения. Это электроакустические (электретные микрофоны, сурдотелефоны (головные телефоны для слабослышащих), гидрофоны и т.д.), электромеханические преобразователи (электретные звукосниматели, сенсорные переключатели, ударные датчики и т.д.), электретные воздушные фильтры и многое другое. В последнее время открываются и новые области применения электретов: в медицине (в качестве антитромбогенных имплантантов), в машиностроении (в узлах трения, уплотнения, системах защиты от коррозии) и т.д.

Метод коронного разряда на сегодняшний день является наиболее распространенным в производстве полимерных электретов. Преимуществами коронной электризации являются простота аппаратуры, довольно высокая скорость процесса и равномерное распределение зарядов по поверхности.

Полимеры, как основной материал для создания электретов, во многих случаях не обладают необходимыми механическими, теплофизическими и другими свойствами, необходимыми для их практического применения. В то же время жизнь требует материалы с новыми свойствами. Поэтому для получения электретных материалов с заданными свойствами целесообразно применять композиции, состоящие из полимерного связующего и наполнителей различной природы. При наполнении полимеров дисперсными наполнителями в композиционных материалах возникают новые структурные элементы, способные служить ловушками носителей зарядов, что обуславливает изменение электретных характеристик диэлектриков.

Однако, несмотря на широкую номенклатуру и все растущую сферу технического применения полимерных композиционных материалов, строгого теоретического и экспериментального обоснования их поляризации нет, общие закономерности изменения электретных свойств полимеров при наполнении не определены. В результате, в настоящее время практическое использование полимерных композиционных электретов опережает их теоретическую интерпретацию. В связи с этим изучение особенностей поляризации композитов различного состава является актуальным и своевременным.

Работа выполнена в соответствии с заданиями Министерства образования РФ 2003 года «Исследование методов получения активной упаковочной пленки со специальными свойствами для пищевых продуктов» и 2008 года «Теоретические основы создания новых полимерных материалов с заданными свойствами», при финансовой поддержке Академии наук Республики Татарстан (грант 20-21/2006(Г) на проект «Применение метода диэлектрической спектроскопии для исследования структуры и свойств полимерных электретных материалов») и РФФИ (грант 08-02-90051 на проект «Изучение процессов индуцированного переноса заряда в электретных полимерных композитах»).

Целью работы явилось изучение электретного эффекта в полимерных композиционных материалах.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

- изучить влияние дисперсных наполнителей различной природы на электретные характеристики термопластичных полимеров;

- оценить и смоделировать распределение инжектированного заряда по объему короноэлектрета;

- изучить электретные свойства двухслойных плёночных материалов;

- изучить электретные свойства смесей термопластичных полимеров и оценить влияние структуры на их свойства;

- найти новые области применения полимерных композиционных короноэлектретов.

Научная новизна работы. Показана возможность создания электретных материалов с ярко выраженным электретным эффектом на основе крупнотоннажных термопластичных полимеров с 2 – 6 об. % наполнителей различной природы.

Впервые обнаружены высокоэнергетические ловушки захвата инжектированных носителей заряда в полимерных композиционных материалах, разрушающиеся только при температурах выше температур плавления (текучести) полимеров.

Впервые обнаружен эффект сохранения электретных свойств полимерных композиционных материалов после одновременного воздействия повышенных температур и деформации.

Создана многоуровневая модель релаксации электретного заряда в полимерах и полимерных композиционных материалах, основанная на разделении протекающих механизмов релаксации гомозаряда, гетерозаряда и поляризации Максвелла-Вагнера (на границе раздела фаз). Это позволило впервые показать долю гомо-, гетерозаряда и поляризации Максвелла-Вагнера в проявлении электретного эффекта в материалах различного типа (полимерах, композиционных и многослойных материалах).

Разработан новый подход к оценке распределения гомо- и гетерозаряда по объему диэлектрика, заключающийся в создании двухслойного короноэлектрета с последующим измерением его электретных свойств до и после удаления верхнего слоя с помощью растворителя.

Впервые показано, что смеси полимеров характеризуются экстремальной зависимостью электретных свойств от состава с ярко выраженными одним (для смесей неполярного полимера с полярным) или двумя (для смесей двух неполярных полимеров) максимумами.

Впервые обнаружен факт влияния нижнего слоя двухслойного полимерного короноэлектрета на его свойства. Показано, что у двухслойных пленок на основе различных полимеров электретные характеристики ухудшаются с ростом полярности полимерной подложки.

Впервые показана возможность прогнозирования увеличения срока хранения ряда пищевых продуктов в активной упаковке из полимерного композиционного короноэлектрета через изучение их микробиологического состава.

Практическая ценность работы. По результатам работы разработаны полимерные материалы с высокими и стабильными электретными характеристиками, которые могут найти применение в традиционных областях использования электретов.

Предложена новая технология получения полимерных изделий с электретными свойствами – получение листового или пленочного полимерного композиционного короноэлектрета с последующей переработкой его в изделия различного назначения методами пневмо-, вакуумформования, штампования.

Разработан упаковочный материал нового типа на базе крупнотоннажных полимерных материалов для пищевых продуктов, продлевающий срок их хранения без использования химических консервантов. Он обладает улучшенной миграционной стойкостью и термосвариваемостью по сравнению с традиционными материалами. Эффективность применения активной электретной полимерной упаковки подтверждена протоколом Испытательного центра ГУ «Республиканская ветеринарная лаборатория» Республики Татарстан.

Апробация работы. Результаты работы доложены на V Международной конференции «Нефтехимия - 99» (г. Нижнекамск, 1999 г.); Всероссийской и Международной научно-технических конференциях «Композиционные материалы в авиастроении и народном хозяйстве» (г. Казань, 1999 и 2001 гг.); третьей и четвертой Международных конференциях «Электрическая изоляция» (г. Санкт-Петербург, 2002 и 2006 гг.); юбилейной научно-методической конференции «III Кирпичниковские чтения» (г. Казань, 2003 г.); Х, XII и XIII Всероссийских конференциях «Структура и динамика молекулярных систем» (Яльчик, 2003, 2005 и 2006 гг.); XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии» (г. Казань, 2003 г.); третьей Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры-2004» (г. Москва, 2004 г.); Международной конференции «Композит-2004» (г. Саратов, 2004 г.); второй Всероссийской научно-технической конференции «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (г. Москва, 2004 г.); III Всероссийской научной конференции с международным участием «Физико-химия процессов переработки полимеров» (г. Иваново, 2006 г.); IV Всероссийской Каргинской конференции «Наука о полимерах 21-му веку» (г. Москва, 2007 г.); XI Международной конференции «Физика диэлектриков» (г. Санкт-Петербург, 2008 г.); III Международной научно-технической конференции «Полимерные композиционные материалы и покрытия» (г. Ярославль, 2008 г.); научных сессиях Казанского государственного технологического университета (г. Казань, 1999 – 2009 гг.) и др.

Личный вклад автора. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, включенные в диссертацию, получены автором лично или при его непосредственном участии или руководстве. Автор определял направление исследований, выбор объектов и методов исследования, участвовал в обсуждении полученных результатов, предлагая их интерпретацию и формулируя выводы. Автор пользовался поддержкой и советами профессоров Гарипова Руслана Мирсаетовича, Гольдаде Виктора Антоновича и Гороховатского Юрия Андреевича, которым выражает глубокую благодарность.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 33 статьи в журналах из списка ВАК, 48 статей в журналах, сборниках трудов, материалах научных конференций, 90 тезисов докладов конференций различного уровня. Список наиболее значимых публикаций приведен в автореферате.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав и выводов. Работа изложена на 399 страницах, содержит 146 рисунков, 54 таблицы и список литературы из 489 ссылок.