ChemNet
 
Химический факультет МГУ

Образовательная программа Химического факультета МГУ
Спецкурсы кафедры химической технологии и новых материалов

Минеральные и органические волокна

Программа спецкурса

Лазоряк Богдан Иосипович
Курс лекций читает профессор Лазоряк Богдан Иосипович

1. Введение
В рамках учебного курса рассматриваются следующие вопросы:
Химические основы и технологии получения минеральных и органических волокон.
Сырьевая база для получения минеральных и органических волокон.
Свойства минеральных и органических волокон, методы определения свойств волокон
Композиционные материалы на основе минеральных волокон.
Экономические аспекты производства минеральных и органических волокон.

2. Лекционный курс.
Лекция 1. Введение в химические волокна

В лекции « Введение в химические волокна » изложены способы получения и классификации искусственных (синтетических) и натуральных (природного происхождения) волокон. Представлены сравнительные характеристики физико-химических свойств некоторых волокон. Показано место неорганических и органических волокон в сравнении с другими материалами. Приведены основные способы получения волокон.

1. Классификация волокон.
2. 1 Натуральные волокна.
2. 2 Искусственные волокна.
2. 3 Основные свойства натуральных и синтетических волокон.

2. Сравнительные характеристики разных волокон.
2. 1. Стеклянные, базальтовые, кремнеземные и кварцевые волокна.
2. 2. Полимерные волокна.
2. 3. Углеродные волокна.
2. 4. Волокна из металлов и кремния
2. 5. Бор-содержащие и карбит-кремниевые волокна.

3. Основные методы получения волокон.
3. 1. Схемы производства неорганических волокон
3. 2. Схемы производства полимерных волокон.
3. 3. Схемы производства углеродных волокон.
3. 4. Получение непрерывных и штапельных волокон.

Лекция 2. Сырьевая база для получения волокон.
В лекции приведен анализ сырьевой базы пригодной для получения волокон. Рассмотрены корректирующие добавки и влияние основных компонентов сырья на свойства волокон и способы переработки сырья в волокна.
1. Сырьевая база для получения стеклянных волокон.
2. Анализ состава горных пород для получения базальтовых волокон.
2. 1. Сырьевые ресурсы Российской Федерации.
2. 2. Горные породы Украины.
2. 3. Горные породы Казахстана, Грузии, Туркмении, Таджикистана и Армении.
3. Диспергирование и плавление горных пород.
4. Способы переработки силикатных расплавов в волокна.
5. Влияние состава шихты на основные свойства волокон
6. Корректирующие добавки для стеклянных и базальтовых волокон.
7. Определение минералогического состава горных пород.
5. Сырьевая база для получения полимерных волокон.
6. Методы исследования горных пород.

Лекция 3-4. Физико-химические свойства расплавов стекол и волокон из неорганического сырья.
В лекциях приводятся данные по механизмам стеклообразования и расстекловывания втом числе термодинамика и кинетика стеклования. Приводятся основные характеристики стекломассы влияющие на условия получения и свойства волокон. Сформулированы требования к стекломассе для стабильной работы установок. Рассмотрены методы исследования стекол и волокон. Уделено внимание теоретическим и технологическим основам процесса формования волокон. Рассмотрены основные технологические стадии получения неорганических волокон.
1. Стеклообразное состояние.
1. 1. Механизмы стеклообразования и расстекловывания.
1. 2. Термодинамика и кинетика стеклования.
1. 3. Структура стекол.
2. Стекловарение.
2. 1. Составы и свойства стекол. Основные требования к стекломассе.
2. 2. Вязкость.
2. 3. Кристаллизационная способность.
2. 4. Поверхностное натяжение.
2. 5. Газонасыщенность.
2. 6. Краевой угол смачивания.
2. 7. Температурный интервал выработки волокна.
3. Исследование структуры стекла.
4. Свойства стеклянных волокон.
4. 1. Механические свойства.
4. 1. 1. Прочность стеклянных волокон.
4. 1. 2. Упругие свойства стеклянных волокон.
4. 2. Строение стекол.
5. Термические свойства.
5. 1. Влияние термообработки на свойства волокон.
6. Химическая стойкость.
7. Влияние оксидов железа на свойства волокон.
8. Методы исследований свойств волокон.

Лекция 5-6. Технологии получения неорганических волокон.
В лекции приведены основные способы получения расплавов в разных высокотемпературных печах для получени неорганических волокон. Рассмотрены основные закономерности получения стекла для волокон. Рассмотрены основные типы питателей и плавильных печей. Рассмотрены научные основы формирования волокон разными методами. Освещены основные особенности получения разных типов волокон.
1. Приготовление расплавов.
1. 1. В газовых печах.
1. 2. С помощью низкотемпературной плазмы.
1. 3. Токами высокой частоты.
2. Конструкции плавильных печей.
3. Конструкции питателей для переработки расплава.
3. 1. Разработка и эксплуатация платиновых питателей.
3. 2. Разработка и эксплуатация жаростойких безплатиновых питателей.
4. Процессы волокнообразования.
4. 1. Получение волокон расщеплением струи расплава.
4. 2. Получение волокон при гидростатическом напоре расплава.
5. Технологические схемы производства разных волокон.
5. 1. Непрерывные толстые и тонкие волокна.
5. 1. 1. Металлизация непрерывных волокон.
5. 2. Микро-, ультр а- и супертонкие волокна.
5. 3. Способы получения минеральной ваты.
5. 3. 1. Стеклянная вата.
5. 3. 2. Минеральная (базальтовая вата).
5. 3. 3. Высокотемпературные волокна.
5. 3. 4. Применение минеральных волокон в промышленности.
5. 4. Металлические волокна.

Лекция 7-8. Получение и применение базальтоволкнистых материалов и изделий.
В лекции рассматриваются основные способы получения базальтопластиковых материалов и изделий из стеклянного и базальтового волокон. Описаны основные технологии получения композиционных материалов, обосновывается специфика применения разных технологий для получения материалов с необходимыми характеристиками. Сравниваются свойства композиционных материалов различных типов. Приводятся примеры применения композиционных материалов. Сравниваются характеристики и преимущества материалов на основе минеральной ваты с другими типами материалов. Описываются методы анализа свойств композитов и методы их неразрушающего контроля.
1. Теплоизоляционные материалы.
1. 1. Теплопроводность штапельных волокон.
1. 2. Авиационные маты.
1. 3. Теплоизоляционные шнуры.
1. 4. Картоны.
1. 5. Теплоизоляционные базальтовые плиты.
1. 6. Бумагоподобные материалы.
1. 7. Рулонная теплоизоляция
1. 8. Применение волокнистой теплоизоляции.
2. Звукопоглощающие материалы.
2. 1. Коэффициенты звукопоглощения волокнистых материалов.
2. 2. Использование волокнистых материалов для звукопоглощения.
3. Стекловокнистые фильтры.
4. Стекловолокнистые композиционные материалы.
4. 1. Получение и применение стекло-и базальтопластиков.
4. 2. Армирование цементных бетонов и гипсовых изделий неорганическими волокнами.
5. Стеклокристаллические материалы (ситаллы).
5. 1. Получение стеклокристаллических материалов.
5. 2. Стеклокристаллическое литье.
5. 3. Стеклокристаллические волокна.

Лекция 9. Минеральная вата и техническое регулирование.
Постановка проблемы технического регулирования для минеральной ваты и минеральных волокон. Основные эксплуатационные характеристики минеральных волокон и изделий из них. Вопросы безопасности при производстве и использовании искусственных стекловидных волокнистых изоляционных материалов. Энергозатраты на производство материалов и энергосбережение при их применении. Жизненный цикл материалов и изделий из минеральных волокон.
Номенклатура теплоизоляционных изделий на основе горных пород.
О санитарно-гигиенической безопасности минеральной ваты.
Химический состав, вопросы безопасности минеральной ваты и техническое регулирование.
Строительная теплоизоляция и энергосбережение.
Энергозатраты и вредные выбросы в атмосферу при плавлении базальта.

Лекция 10-12. Получение органических волокон.
В лекциях получение органические волокон приводятся данные по основным способам получения органических волокон, их формированию и свойствам. Приводятся данные по особенностям синтеза исходных компонентов для органических волокон. Приведен анализ сырья для производства органических волокон. Рассмотрены основные инженерно-технологические решения в производстве полимерных волокон. Приведены данные по рынку органических волокон в России и мире.
  1. Общие принципы получения органических волокон.
1. 1. Формирование органических волокон.
1. 2. Основные свойства органических волокон.
2. Производство и свойства основных органических волокон.
2. 1. Производство полиэфирных волокон.
2. 2. Производство полиакрилнитрильных волокон.
2. 3. Производство политетрафторэтилена.
2. 4. Производство поливинилспиртовых волокон.
2. 5. Полипропиленовые и полиэтиленовые волокна.
2. 6. Аппаратурное обеспечение процессов получения органических волокон.
2. 7. Перспективы производства и потребления органических волокон.
2. 8. Основные области применения органических волокон.

3. Практические занятия.
Задача 1. Получение неорганических стекол. (4 часа).
Задача 2. Получение непрерывных неорганических волокон на лабораторной установке (8 часов).
Задача 3. Изучения физико-химических свойств волокон. (4 часов).
Задача 4. Химическая стойкость неорганических волокон. (4 часа).
Задача 5. Получение непрерывных базальтовых волокон на опытно-промышленной установке. (4 часа).
Задача 6. Получение штапельных базальтовых волокон на опытно-промышленной установке. (4 часа).
Задача 7. Получение теплоизоляционных плит из штапельных волокон (4 часа).

Рекомендуемая литература
1. М. С. Асланова, Ю. И. Колесов, В. Е. Хазано, М. Д. Ходаковский, В. Е. Шейко Стеклянные волокна. М.: Химия, 1978, 256 с.
2. М. Г. Черняк Непрерывное стеклянное волокно. Основы технологии и свойства. М.: Химия, 1965, 320 с.
3. Д. Д. Джигирис, М. Ф. Махова Основы производства базальтовых изделий. М.: Теплоэнергетика, 2002, 412 с
4. Ю. Н. Сидоренко, Конструкционные и функциональные волокнистые композиционные материалы. // Конспект лекций, Томск, 2005, 96.
5. A. G. Novitskii “High-temperature heat-insulating materials based on fibers from basalt-type rock materials//Refractories and Industrial Ceramics, 2004, V. 45, №2, P. 47 – 50.
6. И. И Китайгородский Технология стекла. М.: Стройиздат, 1968, 564 c.
7. А. А Берлин Современные полимерные композиционные материалы//Соросовский образовательный журнал, 1995, № 1, С. 59.
8. А. Г Новицкий, М. В. Ефремов, Г. Б. Федотов Исследование и совершенствование процессов получения непрерывного базальтового волокна. Доклады V Всеросийской научно-практической конференции Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья, М.: ЦЭИ Химмаш, 2005, С. 7 – 12.
9. Презентации лекций (лазерный диск).
10. Конспекты лекций.

Программа составлена
проф. Лазоряком Б. И




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору