DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций


Разработка технологии, изучение структуры и свойств углероднаполненных композиционных хемосорбционных волокнистых материалов

Шкабара Александр Игоревич, 09.11.2008

 

«Поликон К» на флизилине 0,3-0,5 2,7 0,17 0,9 1,4 3,2*10-5 25

«Поликон К» на прокламине 0,3-0,5 2,6 0,16 0,8 1,3 1,5*10-5 25

«Поликон К» на УВ волокне 0,3-0,4 2,8 0,16 1,1 1,6 - 25

На основании проведенных исследований и полученных закономерностей влияния волокнистого наполнителя на процесс формирования ионитовой матрицы были откорректированы технические приемы и технологические параметры процесса получения протонпроводящих мембран «Поликон К», наработаны опытно-лабораторные партии материалов и изучены основные эксплуатационные характеристики, с учетом требований, предъявляемых к протонпроводящим мембранам: высокая смачиваемость водой (для эффективной диссоциации кислот, а также образования гидративной ионной фазы от одной стороны мембраны до другой), хорошее влагопоглощение, высокая обменная емкость, химическая и механическая стабильность при работе в жестких условиях, электропроводность (табл.

Полученные материалы отличаются высокими физико-механическими и сорбционными характеристиками.

Для увеличения электропроводности материалов «Поликон» было предложено введение в каркас полимерной матрицы различных гетерополикислот, варьируя их процентное соотношение (рис. 8).

Рис. 8. Морфологические картины протонпроводящих мембран:

а – без гетерополикислот; б – с гетерополикислотами

Измерение электропроводности полимерных протонпроводящих мембран проводили методом импедансной спектроскопии (табл. 8).

Протонпроводящие электролитные мембраны

Топливные элементы % Толщина l, мкм Электропроводность,

См/см Т, 0С

«Нафион» - 300 1,0*10-2 200

Твердооксидные - - 10-2 926

«Поликон К» - 250 3,2*10-5 25

«Поликон К» + ФМК 10 350 2,2*10-2 25

«Поликон К» + ФМК 15 280 2,4*10-2 25

«Поликон К» + ФМК 20 260 2,6*10-2 25

«Поликон К» + ФВК 10 360 2,3*10-2 25

«Поликон К» + ФВК 15 370 2,7*10-2 25

«Поликон К» + ФВК 20 390 3,0*10-2 25

Разработанные ионообменные мембраны на основе нетканых волокнистых материалов отвечают требованиям предъявляемым к протонпроводящим мембранам: имеют малое сопротивление, высокую протонную проводимость, их структура и свойства позволяют рекомендовать их для дальнейших исследований. Углероднаполненные материалы обладают сверхпроводимостью и могут быть исследованы в соответствии с требованиями, предъявляемыми к полимерным электродам топливных элементов.

1. Разработана технология углероднаполненных композиционных хемосорбционных волокнистых материалов «Поликон», определены основные технологические параметры процесса.

2. Изучены основные закономерности создания углероднаполненных материалов «Поликон» с высокими физико-механическими и сорбционными характеристиками, выявлено каталитическое влияние химической природы углеродного волокна на формирование пространственной сетки. Процессы синтеза и отверждения материалов протекают при низкой температуре, с увеличением теплового эффекта реакции, при этом формируется пространственно сшитая полимерная матрица.

3. Проведена оценка сорбционных свойств и целесообразности использования КХВМ «Поликон» с углеродным волокнистым наполнителем для очистки промышленных стоков. Подтверждена высокая эффективность очистки сточных вод от нефтепродуктов, степень очистки достигает 99,7%.

4. Показаны возможность и перспективность применения композиционных хемосорбционных волокнистых материалов «Поликон» в качестве межканальных наполнителей электродиализных установок. Изучаемые материалы, благодаря особенностям структуры полимерной матрицы, обладают низким гидравлическим сопротивлением, что благоприятно влияет на скорость процессов массопереноса. Низкое сопротивление материалов не будет увеличивать энергозатраты при электродиализе.

5. Показана возможность направленного регулирования структуры и свойств композиционных хемосорбционных волокнистых материалов, впервые исследованы гидрофильно-гидрофобные свойства ионообменных материалов «Поликон К». Установлено влияние технологических параметров на формирование пористой структуры полимерной матрицы.

6. Предложен способ получения протонпроводящих мембран методом поликонденсационного наполнения, показана перспективность применения листовых КХВМ «Поликон» в качестве полимерного электролита для низкотемпературных топливных элементов. Изучены структура и свойства протонпроводящих мембран «Поликон» в соответствии с требованиями, предъявляемыми к полимерным электролитам.

Основные положения и результаты диссертационной работы

изложены в следующих публикациях:

Статьи в журналах, включенных в список ВАК РФ

Шкабара А.И. Получение листовых волокнистых хемосорбционных фильтров «Поликон»/ А.И. Шкабара, А.В. Павлов, М.М. Кардаш // Химические волокна. 2007. №1. – С.30-33.

Шкабара А.И. Изучение процесса сорбции, СПАВ материалами «Поликон»/ А.И. Шкабара, А.В. Павлов, М.М. Кардаш и др.// Химические. волокна. 2007. №4. – С.48-51.

Шкабара А.И. Композиционные хемосорбционные волокнистые материалы «Поликон» на основе углеродных волокон/ А.И. Шкабара, М.М. Кардаш // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2007. № 11. С. 100-102.

Шкабара А.И. Получение углероднаполненных электропроводящих материалов «Поликон»/ А.И. Шкабара, М.М. Кардаш // Химические волокна. 2008. №1. –

Публикации в других научных изданиях:

5. Исследование структурных особенностей полимерной матрицы материала «Поликон-КМ» / А.И. Шкабара, М.М. Кардаш, Н.Б. Федорченко и др. // Технол. ин-т Сарат. гос. техн. ун-та.– Энгельс, 2004.– 7с.– Деп. в ВИНИТИ 13.05.2004. - № 797 – В04.

6. Шкабара А.И. Получение «Поликон Км» с усовершенствованной структурой / А.И. Шкабара, М.М. Кардаш, А.В. Павлов // Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Экология: доклады Междунар. конф. «Композит – 2004». Саратов: СГТУ, 2004. – С. 381-385.

7. Шкабара А.И. Изучение возможности применения материалов «Поликон» в качестве межканальных наполнителей для электродиализных установок /А.И. Шкабара, М.М. Кардаш, А.В. Павлов // Композиты – XXI века: доклады Междунар. симпозиума восточно-азиатских стран по полимерным композиционным материалам и передовым технологиям. Саратов: СГТУ, 2005. – С. 35-38.

8. Шкабара А.И. Обобщенная кинетика сушки волокнистых материалов «Поликон» / А.И. Шкабара, М.М. Кардаш, А.В. Павлов // Композиты – XXI века: доклады Междунар. симпозиума восточно-азиатских стран по полимерным композиционным материалам и передовым технологиям. Саратов: СГТУ, 2005. – С. 242-245.