Мельник Ірина Анатоліївна. Розробка технології формування модифікованих поліпропіленових волокон

brief description

Мельник Ірина Анатоліївна. Розробка технології формування модифікованих поліпропіленових волокон : Дис... канд. наук: 05.17.15 2008

Мельник І.А. Розробка технології формування модифікованих поліпропіленових волокон. - Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.15 Технологія хімічних волокон. Київський національний університет технологій та дизайну, Київ, 2008 р.
В дисертації проведено теоретичне узагальнення та знайдено нове рішення наукової проблеми, що полягає в реалізації явища специфічного волокноутворення при переробці розплавів нанонаповнених сумішей полімерів, а також сумішей, які містять бактерицидні добавки. Вперше як бактерицидні добавки запропоновано полігексаметиленгуанідінхлорид та полігексаметилен- гуанідінфосфат,при одержанні поліпропіленових мікроволокон шляхом переробки розплавів сумішей полімерів. Встановлені закономірності течії та процеси структуроутворення в розплавах сумішей ПП/СПА, що містять наповнювач в наностані вуглецеві нанотрубки та аеросили з різними питомими поверхнями і функціональними групами. Показано, що не дивлячись на твердий стан добавок, в’язкість розплавів сумішей не підвищується та має місце значне покращення волокноутворення. Підтверджена робоча гіпотеза про стабілізуючу дію аеросилів на рідкі струмені ПП в матриці СПА. Були рекомендовані як добавки олеат натрію, ПЕГ, аеросили, ВНТ, ПГГХ, ПГГФ та тетралін, які здійснюють модифікуючий вплив на властивості ПП ниток. Розроблена технологія виробництва фільтрувальних матеріалів і фільтрів на основі ПП мікроволокон, що містять бактерицидні добавки або аеросил в наностані. Такі фільтри поєднують високі продуктивність, ефективність та бактерицидну дію. За традиційною технологією одержано ПП нитки з високими механічними властивостями, підвищенною гідрофільністю.

В дисертації проведено теоретичне узагальнення та знайдено нове рішення наукової проблеми, що полягає в реалізації явища специфічного волокноутворення при переробці розплавів нанонаповнених сумішей полімерів, а також сумішей, які містять бактерицидні добавки. В результаті виконаних наукових досліджень розроблена технологія виробництва фільтрувальних матеріалів, що містять аеросил в наностані або бактерицидні добавки. Фільтри на основі розроблених матеріалів поєднують високу продуктивність з високою ефективністю і бактерицидною дією.
Вперше запропоновані ПГГХ та ПГГФ, як бактерицидні добавки при одержанні ПП мікроволокон шляхом переробки розплавів сумішей поліпропілен/співполіамід. Показано, що вказані добавки виступають ефективними компатибілізаторами полімерів в сумішах ПП/СПА, що проявляється в зміні процесів структуроутворення в напрямку формування більш тонких ПП мікроволокон, збільшення їх числа та маси від 63,4% та 50,7 % до 89,0 % і 82,8 % відповідно та різкому зростанню однорідності розподілу мікроволокон за діаметрами. Механізм дії добавок полягає в зменшенні міжфазного натягу в сумішах ПП/СПА та збільшенні часу розпаду рідких струменів ПП в матриці СПА.
Показано, що величина питомої поверхні аеросилів, хімічна природа функціональних груп їх частинок, розмір зазору в дисковій зоні екструдера дозволяють регулювати процеси структуроутворення в розплавах сумішей ПП/СПА. З точки зору реалізації специфічного волокноутворення найбільш ефективним є аеросил з диметильними групами. Для аеросилів з диметильними групами 80,0 % ПП за масою утворює волокна безперервної довжини проти 50,7 мас.% для бінарної суміші. Підтверджена робоча гіпотеза про стабілізуючу дію нанорозмірних аеросилів на рідкі струмені ПП в матриці СПА. Механізм дії цих добавок полягає в тому, що на нанорозмірних частинках гаситься амплітуда руйнівного збурення, а міжфазний натяг різко зменшується. Обидва ці факти сприяють покращенню специфічного волокноутворення при течії розплавів сумішей ПП/СПА.
Встановлені особливості реологічних властивостей розплавів нанонаповнених сумішей ПП/СПА, які заключаються в незначній зміні в’язкості в умовах зсуву, не дивлячись на твердий стан добавки, та в різкому збільшенні прядомості розплавів за рахунок реалізації специфічних взаємодій між силанольними групами аеросилу і амідними зв’язками макромолекул СПА.
Рекомендовані як добавки олеат натрію, ПЕГ, ПГГХ, ПГГФ, аеросили з різною питомою поверхнею та функціональними групами, ВНТ та тетралін, що здійснюють модифікуючий вплив на властивості ПП ниток. Останній проявляється в зростанні міцності, гідрофільності та, особливо, початкового модуля ниток на основі модифікованого ПП. Добавки олеату натрію, ПГГФ різко підвищують прядомість розплавів, що вказує на можливість реалізації високошвидкісного формування з метою одержання тонкого асортименту ПП ниток.
Розроблена технологія виробництва ФМ і фільтрів на їх основі, що містять бактерицидні добавки або аеросил в наностані. Створені фільтри поєднують високі продуктивність та ефективність за частинками 0,3 мкм. Рекомендовані модифікуючі добавки та оптимізовано склад композиції для виробництва ПП мікроволокон. Розроблений технологічний регламент виробництва вказаних фільтрів, за яким створена технологія впроваджена на ЗАТ „Чернігівфільтр”. На цьому підприємстві напрацьована партія фільтрів, яка випробувана на ЗАТ „Біофарма” і на Чернігівському лікеро-горілчаному заводі. Результати наукових досліджень впроваджені в учбовий процес Вінницького медичного національного університету ім. Пирогова. Від заміни імпортних фільтрів на розроблені вітчизняні підприємством „Біофарма” (м. Київ) одержано економічний ефект в сумі 2,1 млн. грн.