Фазлитдинова А.Г., Тюменцев В.А., Тихонина О.В

ФАЗОВЫЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНОЙ НИТИ В ПРОЦЕССЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ

Челябинский государственный университет, г. Челябинск, Россия

[email protected]

Рассмотрены экспериментальные данные по влиянию режимов термомехани- ческой обработки (ТМО) на изменение линейных размеров, закономерности струк- турных преобразований и текстуру полиакрилонитрильного (ПАН) волокна в про- цессе термостабилизации.

Исследования выполнены на ПАН нитях, изготовленных с применением ди- метилсульфоксида. Термостабилизацию проводили в изотермических условиях при двух режимах: одностадийная и двухстадийная ТМО. Одностадийная ТМО осуществлялась при 255, 265, 275, 285 и 290±1°С в атмосфере воздуха и постоян- ной вытягивающей нагрузке 0,2, 0,6 и 1,0 г/текс. Начальный этап двухстадийной термостабилизации проводили при 180 и 200°С в течение 10 минут, в дальнейшем ПАН волокно подвергалось термообработки при 265°С. Вытягивающая нагрузка при двухстадийной ТМО составляла 0,6 г/текс. Изменение текстуры и параметров структуры материала волокон изучали с помощью рентгеновского дифрактометра D8 ADVANCE.

Структура кристаллической составляющей исходной нити представлена дву- мя видами ОКР (ОКР1 и ОКР2), отличающимися на порядок средними размерами. Материал текстурирован. Размеры ОКР1 уменьшаются на ~25% при увеличении угла ориентировки относительно оси нити от 0 до 5 градусов.

Во время изотермической обработки ПАН волокна в атмосфере воздуха при различных режимах ТМО наблюдается первоначально пластическое течение мате- риала, которое сменяется усадкой, обусловленной протеканием реакций дегидро- генизации, циклизации и окисления. Этот процесс сопровождается структурными изменениями материала. На начальной стадии термомеханической обработки, со- ответствующей пластическому течению материала, наблюдается совершенствова- ние структуры ПАН нити, происходит наиболее активный рост размеров областей когерентного рассеивания, ориентированных параллельно оси нити. Этот процесс сопровождается повышением текстуры материала. Дальнейшее продолжение ТМО обуславливает фазовый переход полиакрилонитрила в новую наноструктурирован- ную фазу ОКР3, межплоскостное расстояние которой близко к структуре турбост- ратного графита. Фазовый переход полиакрилонитрила сопровождается постепен- ным диспергированием ОКР1, при этом наблюдается нарушение текстуры мате- риала.

Увеличение вытягивающей нагрузки стимулирует процесс текстурирования материала. Повышение температуры термостабилизации, а также вытягивающей нагрузки на жгут обуславливает существенное уменьшение времени, в течение ко- торого развивается процесс диспергирования ОКР1 и образования новой высоко- дисперсной фазы ОКР3.

Дата добавления: 2017-01-14