Структурные превращения в химических волокнах в процессе ориентации

Структурные превращения в химических волокнах в процессе ориентации [c.245]

Температурно-временные режимы карбонизации. Температурно-временные режимы карбонизации имеют исключительно важное значение, так как во многом они определяют качество углеродного волокна. Как указывалось выше, при карбонизации протекают сложные химические и структурные превращения ПАН и образуется определенная структурная форма углерода. Графит по сравнению с другими переходными формами углерода термодинамически наиболее устойчив эта форма углерода соответствует минимальному значению свободной энергии или максимальному ее изменению (уменьшению) в процессе термического преобразования углерода. Однако такому переходу препятствует ряд моментов и прежде всего труднопреодолимые кинетические барьеры. Реальные углеродные волокна представляют собой неравновесные термодинамически неустойчивые системы, однако вследствие высоких кинетических барьеров эти системы необычайно стабильны и могут существовать неопределенно длительное время. В процессе получения углеродного волокна углерод из неравновесного состояния стремится перейти в равновесное состояние. Чем медленнее протекают процессы превращения углерода, тем более благоприятные условия создаются для образования совершенной его структуры (увеличение степени ароматизации, рост и ориентация кристаллов, снижение дефектности структуры и др.), определяющей свойства волокна. Это справедливо при условии, если не происходит окисления углерода следами кислорода, который может присутствовать при проведении реакции. Однако слишком медленные процессы невыгодны по экономическим соображениям из-за снижения производительности оборудования. В подобных случаях выбираются разумные временные режимы, обеспечивающие получение продукта высокого качества при сохранении определенного уровня производительности оборудования. [c.189]

Во время термообработок ПАН волокон происходит дальнейшее структурное преобразование полимера. При нагревании волокна выше температуры стеклования при постоянной длине или при некоторой неполной усадке освобождающиеся внутренние напряжения производят дополнительную ориентацию полимера. Более длительное нагревание в этих условиях может привести к разориентации структуры полимера. Параллельно при нагревании ПАН волокон выше 160 °С начинается процесс химического превращения нитрильных групп полимера, приводящий к образованию внутренних циклов и межмолекулярных сшивок, что снижает скорость релаксационных процессов и сопровождается пожелтением волокна. Пожелтевшее волокно, как правило, имеет частично сшитую структуру и становится нерастворимым. [c.106]