КОМПОЗИТНЫЕ ВОЛОКНА НА ОСНОВЕ ГИДРАТЦЕЛЛЮЛОЗЫ, СОДЕРЖАЩИЕ БОР (III) КАК ПРЕКУРСОРЫ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На основе твердых растворов целлюлозы в N-метилморфолин-N-оксиде и ортоборной кислоты с последующим их переводом в вязкотекучее состояние получены композитные волокна, содержащие бор (III). Исследовано реологическое поведение растворов целлюлозы, отличающихся содержанием ортоборной кислоты и воды в условиях непрерывной и динамической сдвиговой нагрузки, подтверждающее межмолекулярное взаимодействие между компонентами. Показано, что физико-механические характеристики композитных волокон, полученных из 16%-ного раствора в N-метилморфолин-N-оксиде, сопоставимы с аналогичными показателями для гидратцеллюлозных волокон. Методами термогравиметрического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии исследован процесс превращения композитных волокон различного состава в углеродное волокно. Химические и структурно-морфологические свойства композитных гидратцеллюлозных и полученных из них углеродных волокон исследованы методами ИК-фурье-спектроскопии, рентгенофазового анализа и электронной микроскопии. Методом спектроскопии комбинационного рассеяния установлено влияние соединений бора (III) на процесс карбонизации и образование графитоподобных структур в углеродном волокне.

Об авторах

Ю. А. Егоров

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: yuegor@googlemail.com
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр., 29

Г. Н. Бондаренко

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: yuegor@googlemail.com
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр., 29

М. И. Виноградов

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: yuegor@googlemail.com
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр., 29

В. Г. Куличихин

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: yuegor@googlemail.com
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр., 29

Список литературы

  1. Newcomb B.A. // Composites A. 2016. V. 91. P. 262.
  2. Newell J.A. // Encyclopedia of Polymer Science and Technology. New York: Wiley, 2005. V. 9. P. 91.
  3. Конкин А.А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы. М.: Химия, 1974. С. 39.
  4. Fitzer E. // Carbon. 1989. V. 27. P. 621.
  5. Johnson D.L. // Pat. 3, 447, 956 USA. 1969.
  6. Lenz J., Schurz J., Wrentschur E. // J. Appl. Polym. Sci. 1988. V. 35. P. 1987.
  7. Coulsey A., Smith S.B. // Lenzinger Ber. 1996. V. 75. P. 51–61.
  8. Fink H.-P., Weigel P., Purz H.J., Ganster J. // Progr. Polym. Sci. 2001. V. 26. P. 1473.
  9. Bredereck K., Hermanutz F. // Rev. Progr. Color Rel. Top. 2005. V. 35. № 1. P. 59.
  10. Peng S., Shao H., Hu X. // J. Appl. Polym. Sci. 2003. V. 90. P. 1941.
  11. Kulichikhin V.G., Golova L.K., Makarov I.S., Bondarenko G.N., Berkovich A.K., Il’in S.O. // Polymer Science C. 2016. V. 58. № 1. P. 74.
  12. Hermanutz F., Gaehr F., Uerdingen E., Meister F., Kosan B. // Macromol. Symp. 2008. V. 262. P. 23.
  13. Sammons R.J., Collier J.R., Rials T.G., Spruiell J.E., Petrovan S. // J. Appl. Polym. Sci. 2013. V. 128. № 2. P. 951.
  14. Ingildeev D., Effenberger F., Bredereck K., Hermanutz F. // J. Appl. Polym. Sci. 2013. V. 128. № 6. P. 4141.
  15. Spörl J.M., Ota A., Son S., Massonne K., Hermanutz F., Buchmeiser M.R. // Mater. Today Commun. 2016. V. 7. P. 1.
  16. Brunner P.H., Roberts P.V. // Carbon. 1980. V. 18. P. 217.
  17. Konkin A.A. // Handbook of Composites / Ed. by W. Watt, B.V. Perov. Amsterdam: Elsevier, 1985. V. 1. P. 275.
  18. Kilzer F.J., Broido A. // Pyrodynamics. 1965. V. 2. P. 151.
  19. Tomlinson J.B., Theocharis C.R. // Carbon. 1992. V. 30. P. 907.
  20. Kandola B.K., Horrocks A.R., Price D., Coleman G.V. // J. Macromol. Sci. Polym. Rev. 1996. V. 36. P. 721.
  21. Weil E.D., Levchik S.V. // J. Fire Sci. 2008. V. 26. P. 243.
  22. Day M., Wiles D.M. // J. Therm. Insul. 1978. V. 2. P. 30.
  23. Satonaka S., Endoh T. // Res. Bull.College Experiment Forests Hokkaido Univ. 1983. V. 40. № 3. P. 529.
  24. Xie K., Gao A., Zhang Y. // Carbohydr. Polym. 2013. V. 98. P. 706.
  25. Karacan I., Soy T. // J. Mater. Sci. 2013. V. 48. P. 2009.
  26. Karacan I., Guel A. // J. Mater. Sci. 2014. V. 49. P. 7462.
  27. Morozova A.A., Brezhneva Y.V. // Fibre Chem. 1997. V. 29. P. 31.
  28. Hina K., Zou H., Qian W., Zuo D. // Cellulose. 2018. V. 25. P. 607.
  29. Zeng F., Pan D., Pan N. // J. Inorg. Organomet. Polym. Mater. 2005. V. 15. P. 261.
  30. Plaisantin H., Pailler R., Guette A., Birot M., Pillot J.-P., Daude G., Olry P.J. // Mater. Sci. 2006. V. 41. P. 1959.
  31. Lysenko A.A., Piskunova I.A., Astashkina O.V. // Fibre Chem. 2003. V. 35. P. 189.
  32. Spörl J.M., Beyer R., Abels F., Cwik T., Müller A., Hermanutz F., Buchmeiser M.R. // Macromol. Mater. Eng. 2017. V. 302. 1700195.
  33. McKee D.W. // Carbon. 1986. V. 24. № 6. P. 737.
  34. Sogabe T., Okada O., Kuroda K., Inagaki M. // Carbon. 1997. V. 35. № 1. P. 67.
  35. Chanzy H., Paillet M., Hagege R. // Polymer. 1990. V. 31. N. 3. P. 400.
  36. Egorov Y.A., Makarova V.V., Shandryuk G.A., Kulichikhin V.G. // Polymer Science A. 2022. V. 64. № 1. P. 38.
  37. Куличихин В.Г., Голова Л.К. // Научные основы химической технологии углеводов / Отв. ред. А.Г. Захаров. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. С. 223.
  38. Wendler F., Persin Z., Stana-Kleinschek K., Reischl M., Ribitsch V., Bohn A., Fink H.-P., Meister F. // Cellulose. 2011. V. 18. P. 1165.
  39. Голова Л.К. // Рос. хим. журн. 2002. Т. 46. № 1. С. 49.
  40. Xue Y., Li W., Yang G., Lin Z., Qi L., P., Yu J., Chen J. // Polymers. 2022. V. 14. № 10. P. 2030.
  41. Lim K.Y., Seong Y.J., Kim B.C. // Polym. J. 2003. V. 35. P. 691.
  42. Acharia S., Liyanage S., Parajuli P., Rumi S.S., Shamshina J.L., Abidi N. // Polymers. 2021. V. 13. № 24. P. 4344.
  43. Golova L.K. // Fibre Chem. 1996. V. 28. № 1. P. 5.
  44. Kaldor A., Porter R.F. // Inorg. Chem. 1971. V. 10. P. 775.
  45. Dumanli A.G., Windle A.H. // J. Mater. Sci. 2012. V. 4. P. 4236.
  46. Isogai A., Usuda M., Kato T., Uryu T., Atalla R.H. // Macromolecules. 1989. V. 22. P. 3168.
  47. Yang H., Yan R., Chen H., Lee D.H., Zheng C. // Fuel. 2007. V. 86. P. 1781.
  48. Gandini A., Belgacem M.N. // Adv. Polym. Sci. 2016. V. 271. P. 169.
  49. Takaku A., Shioya M. // J. Mater. Sci. 1990. V. 25. P. 4873.
  50. Cuesta A., Dhamelincourt P., Laureyns J., Martínez-Alonso A., Tascón J.M.D. // Carbon. 1994. V. 32. № 8. P. 1523.
  51. Wang Y., Serrano S., Santiago-Avilés J. J. // Synth. Met. 2003. V. 138. № 3. P. 423.
  52. Li Z.Q., Lu C.J., Xia Z.P., Zhou Y., Luo Z. // Carbon. 2007. P. 45. P. 1686.
  53. Kobets L.P., Deev I.S. // Compos. Sci. Technol. 1998. V. 57. № 12. P. 1571.

© Ю.А. Егоров, Г.Н. Бондаренко, М.И. Виноградов, В.Г. Куличихин, 2023