Метод определения количественного состава волокнистых материалов с учётом их геометрических свойств на основе спектральных измерений оптической плотности при производстве арамидных волокон тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.01, кандидат наук Шаблыгин, Максим Маратович

• Шаблыгин, Максим Маратович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Шаблыгин, Максим Маратович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Новый класс высокопрочных термостойких арамидных систем: нитей, волокон, тканей, компаундов. Свойства, методы анализа, области применения

1.2. Специфика спектральных и термодинамических измерений нитей, плёнок и тканей с учётом возможных систематических и случайных погрешностей

1.3. Метрологические требования к инструментализации систем аналитического контроля и анализа измерений

1.4. Общие задачи и специфика проведения спектрального анализа

1.5. Применение методов колебательной спектроскопии при анализе многокомпонентных систем

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ УЧЁТА ПОГРЕШНОСТЕЙ СПЕКТРАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ СОЗДАНИИ СИСТЕМ АНАЛИЗА АРАМИДНОЙ ПРОДУКЦИИ

2.1. Специфические особенности абсорбционной спектроскопии волокна, определяемые геометрией формы

2.2. Определение уточнённых значений поправок, обусловленных формой образца

2.3. Одиночные нити и волокна круглого сечения без слоя иммерсии

2.4. Нити и волокна круглого сечения с компактной многорядной укладкой

2.5. Нити и волокна круглого сечения с внутренней полостью

2.6. Нити и волокна круглого сечения с окружающим слоем наполнителя

2.7. Плёнки. Поглощающий слой с линейно изменяющейся толщиной

2.8. Общая схема введения поправок к значениям спектральных измерений

оптической плотности

Выводы к главе

ГЛАВА 3. МЕТОД ВНУТРЕННЕЙ СТАНДАРТИЗАЦИИ В СПЕКТРАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЯХ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО

СОСТАВА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ

3.1. Метод внутренней стандартизации для системы нескольких компонентов

3.2. Решение задачи определения количественного состава многокомпонентных систем

3.3. Алгоритм, лежащий в основе автоматизации предложенного метода

3.4. Общее описание программного комплекса автоматизации определения количественного состава многокомпонентных систем

3.5. Общая схема работы комплекса «МВС-Анализ»

3.6. Загрузка спектров

3.7. Сохранение анализируемой системы единым документом

3.8. Настройка проведения анализа

3.8.1. Указание границ интервала анализа

3.8.2. Указание базового компонента

3.8.3. Указание пределов поиска аналитических параметров и внутреннего стандарта в спектрах компонентов

3.8.4. Введение поправок к наблюдаемым значениям спектров

3.8.5. Указание покомпонентного состава для известных компаундов

3.9. Проведение анализа

3.9.1. Поиск анали тических параметров и внутреннего стандарта системы в спектрах индивидуальных компонентов

3.9.2. Корректировка аналитических параметров и внутреннего стандарта

3.9.3. Определение состава неизвестного компаунда

3.9.4. Построение теоретического спектра компаунда

3.9.5. Поиск в спектральной картине компаунда отклонений от теоретических значений

Выводы к главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРУКТУРНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ АРАМИДНЫХ НИТЕЙ,

ТКАНЕЙ И ПЛАСТИКОВ НА ИХ ОСНОВЕ

4.1. Повышение точности и воспроизводимости измерений в абсорбционной ИК-, УФ-спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния (КР), термо- и

рентгенографии

4.2 Применение программного комплекса анализа и контроля свойств арамидных нитей , волокон, плёнок

4.3. Характеристика межмолекулярной и ориентационной упорядоченности в нитях

арамидной природы

Выводы к главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод определения количественного состава волокнистых материалов с учётом их геометрических свойств на основе спектральных измерений оптической плотности при производстве арамидных волокон»

ВВЕДЕНИЕ

Совершенствование технологии получения уникальных по физико-механическим свойствам арамидных полимерных систем направлено на решение большого и широкого комплекса вопросов повышения качества новых материалов в виде нитей, волокон, тканей и конструкционных изделий на их основе для нужд самолёто- и ракетостроения, атомной промышленности, средств индивидуальной защиты.

Каждый этап технологических цепочек требует создания системы аналитического контроля и рациональных подходов к измерениям характеристик объектов с целью анализа параметров сложных многокомпонентных систем. Качественный и количественный анализ многоэтапных переходов требуют высокого уровня надёжности результатов контроля, что является необходимым условием автоматизации технологических процессов.

К числу новых материалов относятся высокомолекулярные соединения в виде полимерных волоконно-плёночных систем с набором уникальных эксплуатационных свойств по механическим характеристикам, термостойкости и теплостойкости. В настоящее время получены новые сверхпрочные и высокомодульные волокна на основе термостойких полимеров и углеродных систем. К их числу относятся арамидные и углеродные волокна с уникальными свойствами: высокая прочность на разрыв при сохранении эластических свойств.

В процессах получения полимерных систем и их переработки в готовые изделия происходят сложные структурно-химические перестройки в цепях макромолекул, которые определяются структурными организациями мономерных, промежуточных и оли-гомерных соединений.

Комбинация волоконных и плёночных систем определяется сложными процессами взаимодействия в системе «мономер - активная среда - полимер - готовый материал». При текстильных переработках нитей в ткани с применением набора вспомогательных веществ (замасливателей, шлихтующих систем, авиважа) снижаютсямеханические характеристики, и это является характерным для арамидных материалов. При этом практически отсутствуют работы по выбору оптимальных текстильно-вспомогательных веществ и анализу их влияния на полимерную основу ароматических полиамидов.

Современные инструментальные методы измерений состава системы «арамидная нить - активная среда» позволяют организовать получение нужной информации и её

оперативный анализ. Спектральные методы в их различных видах завоевали главенствующее место в анализе и контроле свойств полимерных систем при переработке их в готовые изделия. Оптические методы (спектроскопия ИК, КР, УФ, ЯМР), а также термомеханические методы (дифференциальный термический анализ, термохимия), хрома-тоспектрометрия, рентгенография в современном приборном исполнении широко используются с целью контроля структурно-химических свойств полимерной системы на различных технологических этапах переработки этой системы в гоювые изделия.

Однако их широкое применение в процессах создания волокон и плёнок и внедрение их в производство, включая авюматизацию технологических процессов, задерживается по ряду причин. К их числу относятся: отсутствие в достаточном количестве дешёвых и надёжных датчиков для анализа соответствующих систем, а главное - отсутствие систематических подходов к оценкам погрешностей измерений показателей в сложных многокомпонентных системах.

К моменту выполнения данной работы в производствах химических волокон основными методами структурно-химического анализа являются рутинные измерения с применением ручного труда большого числа сотрудников цеховых и центральных лабораторий. Кроме измерений и регулировки температурных режимов, расхода и дозировки жидких сред и давления практически не применяются экспресс-аналитические методы измерения показателей, которые могли бы позволить осуществлятькорректировку параметров различных стадий процесса: поликондепсацин, образования полимерных растворов, волокнообразования и термообработки нитей.

Часто абсолютная погрешность измерений может достигать значений самой контролируемой величины, что нивелирует ценность инструментального анализа и усложняет автоматизацию контроля проведения стадий всего технологического процесса производства готовых изделий.

Сверхпрочные волокна на основе арамидных полимеров и углеродных систем являются достаточно дорогостоящими: цепа одного килограмма нитей Ыотех®, Кеу|аг® и Т\уагоп® зарубежного производства и отечественных Армос™, Русар™ и Артек™ достигает нескольких тысяч рублей.

Таким образом, комплексный подход к учёту главных источников погрешностей измерений является актуальным, так как недостаточный анализ исходного сырья и возможные недоработки в технологических процессах часто приводят к ухудшению эксплуатационных показателей и/или повышению себестоимости готовых изделий.

Структурный и физико-химический анализы для многокомпонентных систем позволяют решать ряд задач аналитического контроля исходных материалов и синтезируемых полимерных систем, что является необходимым условием для автоматизации технологических процессов с учётом влияния погрешностей измерений.

Существование межмолекулярного взаимодействия в системах «мономер - активная среда - полимерное изделие» приводит к отклонению от аддитивной картины структурно-количественных характеристик этих систем. Помимо естественных случайных погрешностей измерений возникают систематические ошибки, связанные с применением инструментальных методов, которые требуют своего учёта. Основным критерием подбора определённого метода исследования и условий его применения является рассмотрение соотношения «сигнал/шум» с таким расчётом, чтобы уменьшить влияние остальных компонентов на определённом аргументе измеряемых величин.

Настоящая работа посвящена построению теоретических моделей и решению на их основе практических задач с помощью инструментальных методов измерений показателей оптических свойств арамидных систем в процессах получения готовых изделий. Это относится к анализу как сырьевых материалов, характеристик промежуточных продуктов технологического процесса, так и готового волокна на основе арамидных систем.

Решение этих вопросов является крайне важным в построении полноценной системы контроля параметров различных стадий производства полимерных материалов с целью повышения качества готовой продукции и снижения её себестоимости.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Новый класс высокопрочных термостойких арамидных систем: нитей, волокон, тканей, компаундов. Свойства, методы анализа, области применения

Проблема создания системы контроля и анализа эксплуатационных свойств арамидных материалов в виде нитей и волокон с применением современных инструментальных методов анализа и компьютерных технологий является очень важной в производстве химических волокон специального назначения.

В 1971 г. сделано первое сообщение о создании отечественного синтетического волокна термостойкого вида с повышенными механическими характеристиками [1].Волокна такого тииав дальнейшем нашли самое широкое применение в создании текстильных материалов для многих отраслей лёгкой промышленности.

Применение текстильных нитей на основе арамидов в виде полотен, композиционных материалов, средств индивидуальной бронезащиты, намоточных изделий, в резинотехнических изделиях, при создании защитной одежды рабочих горячих цехов и пожарных требует особого внимания и создания системы контроля и анализа параметров технологических стадий получения этих уникальных волокон с целью стабилизации свойств и повышения качества продукции.

Это относится к регламентным работам входного анализа и контроля исходных продуктов и процессов получения прядильных растворов, процессов волокнообразова-ния и переработки нитей и волокон в текстильные изделия. В настоящее время ряд химических предприятий успешно провел исследовательские и опытно-промышленные работы, которые привели к улучшению механических характеристик таких арамидных нитей и расширению их номенклатуры [2].

Основой создания отечественных уникальных видов сверхпрочных термостойких нитей и текстильных полотен на их основе [1-7] явился новый класс высокопрочных термостойких нитей из полимерных систем, содержащих в макромолекулах кроме арамидных звеньев бензимидазольные группировки.

В таблицах 1.1-1.5 приведены номенклатурные показатели арамидных нитей.

Наименование показателя Значение показателя

Относительное отклонение фактической линейной плотности от номинальной, % + 3,0

Разрывная нагрузка нити, кгс (Н), не менее 12,0(117.7)

Удлинение нити при разрыве, %, не более 3.5

Число кручений на 1 м нити, кр/м 50+10

Разрушающее напряжение комплексной нити при растяжении в микропластике, МПа (кгс/мм ), не менее 4412 (450)

Коэффициент вариации по разрушающему напряжению нити в микропластике, %, не более 6

Таблица 1.2 Технические характеристики нитей СВМгм

Наименование показателя Нить СВМ™, линейная плотность, текс

14,3 29,4 58,8 100

Отклонение фактической линейной плотности от номинальной, %, не более +7,0 ±7,0 ±7,0 ±5,0

Удельная разрывная нагрузка нити, сН/текс, не менее 157 176 181 180

Удлинение нити при разрыве, %, не менее 2,8 2,8 2,8 2,8

Количество кручений на 1м нити, кр/м 100+10 100+10 100±10 100+10

Массовая доля замасливателя, % 1,0-2,0 1,0-2,0 1,0-2,0 1,0-2,0

Модуль упругости, ГПа, не менее 103 103 103 103

Масса нити на паковке, г, не менее 200 250 250 250

Наименование показателя Нить Русар™, линейная плотность, текс

6,3 14,3 29,4 58,8 100 120 1 167

Относительное отклонение фактической линейной плотности от номинальной, %, не более ±8,0 ±5,0 ±4,0 ±3.0 5,0 -3,0 ±7,0 ±5,0

Удельная разрывная нагрузка нити, сН/тскс, не менее 210 230 240 230 210 230 230

Удлинение нити при разрыве, %, не менее 2,4-4,5 2,6 2,6 2,7 2,6 4,5 2,6

Число кручений на 1м нити, кр/м 1 10+20 100 100±10 50 50+10 100+1 о 100+10 50

Массовая доля замас-ливателя, % 1,5-3,0 0,8-2,0 0,8-2,0 1,0-2,0 1,0-2,0 0,8-1,5 1,0-2,0

Модуль упругости, ГПа, не менее 135 135 135 135 135 100 115

Масса нити на паковке, не менее 150 200 200 200 250 250 200

Удельная разрывная нагрузка нити, сН/текс, не менее 245 240

Относительное отклонение фактической линейной плотности от номинальной, %, не более ±3,0 ±3,0

Удлинение нити при разрыве, %, не менее 2,6 2,6

Число кручений па 1м нити, кр/м + 10 100 - 10 55 -65

Массовая доля замасливателя, % 1,0- 1,3 1,0- 1,3

Модуль упругости при растяжении, ГПа, не менее 95 95

Линейная усадка, %, не более 3,0 3,0

Таблица 1.5 Технические характеристики нитей Арус™

Наименование показателя Значение показателя

Удельная разрывная нагрузка нити, сН/текс, не менее 230,0

Коэффициент вариации по разрывной нагрузке, %, не более 10,0

Относительное отклонение фактической линейной плотности от номинальной, %, не более ±4,0

Удлинение нити при разрыве, %, не менее 2,7

Число кручений на 1м нити, кр/м 50±10

Массовая доля замасливателя, % 0,8-1,5

Анализ данных таблиц показывает уникальность механических характеристик арамидных материалов в виде нитей, о чём свидетельствуют их удельные разрывные нагрузки 210-230 сН/текс и модули упругости свыше 130 ГПа.

Следует отметить, что эти показатели выше по сравнению с аналогами арамидов

пара-мета чередованиязвепьев в цепях макромолекул марок Кевлар™, Т\уагоп®, Но»

мекс™, Технора™и др.

В отечественной и зарубежной литературе широко представлены описания [7-11] способов получения и свойств ароматических полиамидов, содержащих в цепях макромолекул бензимидазольные, бензамидпые и бснзимидные группировки. Широкое рас-

пространение получили промышленно-выпускаемые [12-13] сверхпрочные нити в Российской Федерации торговых марок СВМ™, Армос™, Русар™, Арус™, Артек"™, Руслан™. Основные свойства уникальных арамидных нитей представлены в работах [14-16].

Анализ рассматриваемых литературных источников показывает, что практически все случаи получения арамидных систем сопровождаются системами анализа и контро-ляих свойств с применением рутинных и трудоёмких методик, которые не избавлены от влияния систематических и случайных погрешностей измерений. Очевидно, что такое положение не способствует обеспечению стабильности свойств изделий. Исключением являются измерения механических свойств арамидных нитей на разрывных машинах, которые подвергнуты аттестации [17-23]. Следует отметить, что арамидные нити ввиду их уникальных свойств обладают высокими механическими свойствами вдоль оси нити и высокой хрупкостью из-за низкого модуля в перпендикулярном направлении нити. Поэтому при их испытаниях необходимо применение специальных приспособлений в зажимных устройствах [24-25].

Относительно высокая себестоимость арамидных нитей объясняется рядом причин. К ним относится создание: сложных схем получения мономерных систем и способов синтеза волокнообразующих полиарилепамидов, новых подходов к получению текстильных изделий при использовании специальных станков и приёмов формирования ткацких полотен.

Проблема снижения себестоимости готовой продукции и повышения качества изделий, расширения ассортимента и областей применения арамидных материалов неразрывно связана с необходимостью создания и применения вычислительных технологий, делающих возможным использование автоматизированных систем инструментальных методов контроля и анализа различных стадий получения готовой продукции. Это может позволить резко сократить влияние человеческого фактора на правильность и достоверность получаемых результатов и дать возможность оперативного вмешательства в корректировку проведения разных стадий технологических переходов, при необходимости. Такие подходы при получении арамидных нитей отражены в ряде диссертационных работ [26-28].

Наибольший интерес представляют инструментальные методы измерения показателей с применением вычислительных технологий и автоматизации измерений на основе физических методов исследования[29-30].

Особое место занимают спектральные методы ИК, УФ, КР, ЯМР, ЭПР спектроскопии в сочетании с применением квантово-механических расчётов [31-34]. В этих случаях полученные на практике спектральные данные позволяют характеризовать не только химические изменения в исследуемых системах, но и структурные перестройки в макромолекулах полимерных систем.

Обработка практических результатов исследований современными методами вычислительных технологий обеспечивает скорость, достоверность и надёжность показателей. Сочетание различных современных методов измерения характеристик полимерных объектов и трактовка резулыагов измерений с применением вычислительных систем способствует правильному соотнесению результатов, что успешно использовано при решении многих технологических задач, в том числе и при создании арамидных систем [35-39].

Применение современных методов исследования свойств мономерных и полимерных систем,а именно: термографии-ДСК [40] итермохимии [41-42] позволило решать аналитические и структурные задачи в технологии, химии и физике высокомолекулярных соединений [43-44]. При этом сопряжение сложных методов друг с другом и их рациональное использование затруднено, а в ряде случаев невозможно без использования компьютерных технологий и алгоритмов на основе математического аппарата, которые учитывают физико-мехаиические свойства текстильных материалов[45-46].

Известно, что в процессах волокнообразования в фрагментах макромолекул ара-мидов происходят структурные перестройки [44, 47-50], что изменяет их термодинамические параметры межмолекулярного взаимодействия [50-52]. Помимо этого, макромолекулы арамидной системы взаимодействуют с активными средами: водой, замаслива-телями, текстильно-вспомогательными веществами, связующими, нано-добавкамп [51], что также влияет па термодинамические характеристики системы.

Очевидно, что необходим учёт структурно- химических изменений в арамидных системах. Использование инструментальных методов измерений характеристик этих систем позволяет оценивать эти изменения, особенно в многокомпонентных системах мономерной и полимерной природы. Универсальность спектральных методов измерений [53-64] позволяет фиксировать и трактовать структурно-химические изменения в выбранных полимерных системах при получении волокон. Так, получение спектров электронного парамагнитного резонанса волокна ВНИИВЛОН обнаружило наличие парамагнитных центров, которые приводят к повышению жесткости цепи. Однако не было

объяснения природы их возникновения и влияния температурных обработок на прочность нитей арамидов,

Ещё в шестидесятые годы были сделаны первые сообщения о специфике поглощения электромагнитных волн объектами непрямоугольного сечения[65-67], в частности, волокном. Однако не было предложено методов внесения поправок для количественного анализа в абсорбционной спектроскопии [68].

Практически отсутствуют сообщения о метрологии спектральных методов. Гостом ИСО 5725 за 2002г [69] предусматриваются направления по снижению систематических и случайных погрешностей измерений. Последующие работы[70-73] показали возможности повышения точности и надёжности спектральных измерений. Появились публикациипо вязкоупругим свойствам арамидных нитей[74]. Следует отметить, что необходима дальнейшая работа по количественным расчётам энергетических характеристик межмолекулярного взаимодействия в арамидных систем.

В настоящее время без применения вычислительных технологий затрудняется решение задач выявления взаимосвязи структуры арамидных материалов в виде нитей и волокон с физико-механическими свойствами изделий.

Имеются сообщения [75-77] о природе взаимодействия арамидных нитей с активными средами: замасливателями, поверхностно-активными веществами, что позволяет разработать предложения, обеспечивающие снижение потерь физико-механических свойств арамидных нитей в процессах перематывания и тканеобразования [78-79]. С шестидесятых годов)80] имеется сравнительно небольшое количество сообщений о применении спектральных методов для характеристики электронного состояния химических соединений.

1.2.Сиецифика спектральных и термодинамических измерений нитей, плёнок и тканей с учётом возможных систематических и случайных погрешностей

Специфическая геометрическая форма поперечного сечения нитей при абсорбционном ИКС-анализе приводит к значительным систематическим погрешностям, отмеченным ранее[44, 65-67]. При прохождении электромагнитоной энергии через исследуемый образец в целом по поверхности имеет место отклонение от закона Бугера -Ламберта - Бера [68].

Введение поправок к наблюдаемым значениям оптических плотностей согласно линейной зависимости не отвечает реальной картине погрешностей измерений. Требуется детальный анализ этой картины и построение модели введения уточнённых поправок, учитывающей рассеянную нитями и волокнами световую энергию.

Опыт получения спектров поглощения с введением поправочных коэффициентов [44] показал уменьшение абсолютных и относительных погрешностей спектральных измерений при совершенствовании подходов к их анализу.

До настоящего времени практически не было работ, носвящённых оптимизации выбора поправочных величин в спектральных исследованиях. В настоящей работе этому вопросу уделено необходимое внимание. При этом следует отметить, что без использования компьютерных технологий решение данной задачи малоэффективно.

1.3. Метрологические требования к инструментализации систем аналитического контроля и анализа измерений

Основные метрологические требования к способам качества измерений определяются Постановлением Госстандарта от 23.04.2002 № 161.Введён в действие общий комплекс Госстандарта под заголовком «Точность (правильность и прецезионность) методов и результатов измерений» для прямого применения шести частей международного стандарта 1805725 для стандартизации методов кош роля (испытаний, измерений, анализов).Рассмотрим термины и определения, введённые в комплексе стандартов 1805725.

• Правильность- близость результатов измерений к истинному значению.В случае отсутствия эталона - близость среднего значения, полученного на основании большой серии измерений, к принятому опорному (стандартизованному) значению.

• Прецезионность - степень близости друг к другу независимых результатов измерений, полученных в конкретных установленных условиях. Прецизионность зависит только от случайных факторов и не связана с истинным значением или принятым опорным значением.

• Повторяемость -прецезионность в условиях, когда получаются независимые результаты измерений с применением одного и того же метода на одном и том же объекте испытаний, приборе, операторе измерений, в пределах одного и того же времени в одной лаборатории. При этом среднеквадратичное отклонение повто-

ряемости с вероятностью 95 % не должно превышать разности между двумя измерениями.

• Воспроизводимость- характеристика результатов испытаний, определяемая близостью результатов повторных испытаний объекта. Воспроизводимость результатов испытаний, кроме методики испытаний (включающей метод, средства, алгоритм проведения и т.д.) может в значительной степени зависеть от свойств объекта испытаний. Если объектом является, например, партия изделий, подвергаемая выборочным испытаниям, то такие испытания у пос тавщика и потребителя могут проводиться на различных образцах, выбранных из данной партии, и в этом случае неоднородность изделий может существенно, иногда решающим образом, влиять на воспроизводимость результатов испытаний.В такой же степени воспроизводимость результатов испытаний может зависеть, например, от непостоянства характеристик объекта между повторными испытаниями. Как мера воспроизводимости зачастую используетсявыборочное стандартное отклонение:

Внедрение в практику получения текстильных материалов, однако, должно быть осуществлено с учетом специфики сложных этапов получения изделий при анализе мономерных образцов и конечной продукции.

Для повышения точности, надёжности и воспроизводимости структурных параметров и физико-механических особенностей текстильных материалов в настоящей работе применены инструментальные методы анализа, основанные на спектральных измерениях оптической плотности методом ИК-спектроскопии.

1.4. Общие задачи и специфика проведения спектрального анализа

Понятие «спектр» означает набор некоторого количества параметров, которые взаимосвязаны математическими преобразованиями в системе аргумент-функция. Современный уровень инструментальных методов измерений обуславливает возможность получения с определенной долей вероятности правильности измерений. Для повышения достоверности их результатов необходимы дополнительные преобразования с применением численных методов и вычислительных технологий и анализ полученных результатов для частных случаев.

В таблице 1.6 приведено описание некоторых наиболее распространенных физико-химических методов измерений структурных параметров, которые явились основой

для создания аналитических методов и методик с применением компьютерных технологий.Основное внимание уделено задачам получения зависимостей функция-аргумент, что позволяет правильно оценивать погрешности измерений с прогнозом оптимальности выбора метода измерения и нахождения оптимальных аналитических параметров. В таблице указана необходимость проведения операций нормировок, которая помогает резко снижать систематические и случайные погрешности измерений.

Стандартизация функциональных зависимостей, используемых в сочетании с инструментальными методами измерений, сводится к подбору математических преобразований, обеспечивающих необходимый уровень достоверности результатов измерений. Этот математический аппарат лежит в основе методов анализа и контроля структурного состава и областей структурных изменений в арамидных материалах в процессе оперативного управления ходом получения из сырья промежуточных продуктов и готовых изделий.

Таблица 1.6. Общая характеристика инструментальных методов контроля и анализа

Метод анализа Параметр измерения Функция измерения Необходимость линеаризации Необходимость стандартизации

Абсорбционная ИК- спектроскоиия Частота э/м-излучения 11ропускание X = 1/1« В виде оптической плотности О = 1п т"1 Да

Комбинационное рассеяние (Ра-ман) Разность час-гот э/м-излучения Интенсивность комбинационного рассеяния Нет Да

Рентгенография Угол рассеяния Интенсивность рассеянного э/м-излучения Нет Да

Дифференциальный термо- и гравио-анализ Температура на образце; вес образца Разность температур; изменение веса Нет Да

Хроматография Время выхода сигнала Интенсивность сигнала Нет Да

Масспектромет-рия Отношение заряд/масса Интенсивность сигнала Да Да

Люминесценция Част ота э/м излучения Интенсивность сигнала Мег Да

Рефрактометрия и интерофото-метрия Число интерференционных полос Показатель преломления Мет Да

Поляризационные методы Частота э/м излучения Дихроизм: степень деноляр-ции Да Да

1.5. Применение методов колебательной спектроскопии при анализе многокомпонентных систем

Применение колебательной спектроскопии в виде сочетания абсорбционного анализас комбинационным рассеянием в ПК-области (КР-, Раман-спектроскопии), позволяет исследовать структурно-химические параметры мономерных и полимерных систем.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шаблыгин, Максим Маратович, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кудрявцев Г.И., Токарев A.B. Сообщение о новом химическом волокне. //Хим. волокна, М.:1971. - №1. - С. 79.

2. Лакунин В.Ю., Склярова Г.Б., Ткачева Л.В., Шаблыгин М.В.Номенклатура и свойства арамидных нитей. //Хим. волокна. М.:2010. -№3. - С. 16-23.

3. Тихонов И.В., Токарев A.B., Шорин C.B., Щетинин В.М. Отечественные ара-мидные волокна: прошлое, настоящее и будущее. //Хим. волокна.М.:2013. - №1 -С. 3-9.

4. Токарев A.B., Кудрявцев Г.И., Авророва Л.В. и др. // A.c. СССР № 53132 от 21.07.1069.

5. Шорин C.B., Сугак В.Н. и др. Способ получения высокопрочных нитей.// Патент РФ № 20143504 от 23.04.1999.

6. Комиссаров В.И., Токарев A.B. и др. Композиция для формования волокон и пленок. // Патент РФ № 2215833 от 11.07.2002.

7. Слугин И.В., Шаблыгин М.В., Склярова Т.Б., Михайлова M.I I.Способ получения нитей и волокон из ароматического сополиамида.// Патент РФ № 2285071 от 10.10.2006.

8. Слугин И.В., Лакунин В.Ю., Михайлова М.П., Дьяченко В.В., Шаблыгин М.В. Техническая ткань с тепло- и термозащитными свойствами.// Патент РФ № 2258105 от 10.08.2005.

9. Михайлова М.Г1., Мальков Л.А., Шаблыгин М.В., Ткачева Л.В.. Лакунин В.Ю., Слугин И.В. Огнезащитная ткань для технической одежды для средств индивидуальной защиты работников горячих цехов, пожарников.// Патент РФ №2309204 от 27.10.2007.

10. Лакунин В.Ю., Слугин И.В., Шаблыгин М.В., Склярова Г.Б., Кашырин А.И., Михайлова М.П., Харченко Е.Ф. Ткань и многослойный защитный пакет из неё. // Патент РФ №233704 от 27.10.2008.

И.Михайлова М.П., Мальков Л.А., Слугин И.В., Шаблыгин М.В., Слугин Ан.И., Слугин Ал.И. Защитная ткань для изготовления защитной одежды от баллистического удара, огня, напалма. // Патент РФ № 2338016 от 10.11.2008.

76

12. Мусина Т.К., Оприц З.Г., Щетинин A.M. Нити, выполненные из полностью ароматического полиимида. // Патент РФ №2062309 от 01.08.1994.

13. Мусина Т.К., Оприц 3.Г., Щетинин A.M., Малинин H.H., Андриашип А.Н. Способ получения полиимидиых нитей с механо-термическими характеристиками. // Патент РФ № 2042752 от 27.08.1995.

М.Мачалаба H.H., Будницкий Г.А., Щет инин A.M. Тенденции в области развития синтетических волокон для баллистических материалов. // Хим. волокна, М.:2002.-№2.-С. 31-40.

15. Перепел кии К.Е., Мачалаба H.H. // Хим. волокна,М.:2006 - №1. - С. 22-29.

16.Слугин И.В., Склярова Г.Б. // Вопросы оборонной техники. сер.15,№1, С. 17-19.

17. Щербаков В.П. Теоретические основы экспериментального определения жесткости нитей при изгибе.//Хим. волокна, М.:2007 -№4. - С. 19-21.

18. Тиранов В.Г. К описанию релаксации напряжений в нитях из жесткоцепных полимеров.// Известия ВУЗов ТЛП, М.-.2011 -т.4, №2. - С. 44-47.

19. Тер-Микаэляп П.Ю. К описанию диаграмм растяжения комплексной полиэфирной нити при высоких скоростях нагружения.// Известия ВУЗов ТЛП, М.:2009 -т.4, №2.-С. 72-75.

20.Саркисов В.Ш. О влиянии предварительной высокоэластической деформации на релаксацию напряжения ориентированных волокон при сложных режимах нагружения.//Известия ВУЗов ТЛП, М.:2008 - №3. - С. 127-130.

21.'Гер-Микаэлян П.Ю., Шаблыгин М.В., Саркисов В.Ш. К количественному описанию вязкоупругости нити фенилон. // Хим. волокна, М.:2009 -№3. - С. 36-39.

22.Тер-Микаэлян П.Ю. Разработка методов деформируемос ти арамидных нитей. //Дис. с.у.с. к.т.н., М.:2012.

23.Тер-Микаэлян П.10., Тиранов В.Г., Саркисов B.Iii. // Известия ВУЗов ТЛП, М.:2011 -№33.-С. 44-47.

24.Кукин Г.Н., Соловьев А.Н., Кобляков А.И. // Текстильное материаловедение, М.: 1989.-С. 349.

25. Волынский А.Л. Новый подход к оценке деформационно-прочностных свойств твердых тел нанометровых размеров. // Известия РАН, М.:2009 - №5. - С. 847.

26. Платонова И.В.//Дис. с.у.с. к.ф-м.н., Тверь:2000.

27. Слугин И.В. //Дис. с.у.с.к.х.н., М.:2005.

28. Склярова Г.Б. // Дис. с.у.с.к.х.н., М:2007.

77

29. Вилков Л.В., Пснтии Ю.А. Физические методы исследования // М.:1987. - С. 369

30.Шаблыгин М.В. Оптические методы в химии и технологии получения волокон и изучении их свойств. // Хим. волокна, M. :2000 - № 1. -С.69-72.

31. Никитин О.Ю., Шаблыгин М.В. Квантово-механический метод расчета электронной структуры фрагментов линейных полимерных систем. // Хим. волокна М.:1998 - №6. - С. 23-25.

32. Абронин И.А., Ракитина В.А., Слугин И.В. Квантово-химическое исследование электронной структуры и спектроскопических свойств фенилбензимидазола и его производных. // Хим. волокна, М.:2004. - №4. - С. 42-45.

33. Абронин H.A., Шаблыгин М.В., Ракитина В.А. и др. Квантово-химический расчет водородных связей в нитях Армос // Хим. волокна, М.:2004. - №4, - С. 4246.

34. Платонова И.В., Шаблыгин М.В. Структурные особенности и полиморфизм фрагментов полиамидбензимидазолов. // Вестник МГУ им. Ломоносова, сер.2, Химия, M.: 1998. - т.39, №4. - С. 253-257.

35. Шаблыгин М.В. Межмолекулярные взаимодействия в химии волокон. // Хим. волокна, М.-.2005. - №6. - С. 81-85.

36. Довбий Б.В., Сидоров О.В., Щетинин A.M. Парамагпитизм в волокнообразую-щих полифениленбензимидазол герефталамидах. // Хим. волокна, М.:2003. -№4.-С. 39-43.

37. Шаблыгин М.В., Склярова Г.Б., Комиссаров C.B. Термографический анализ в производстве нитей ароматических полиамидов.// Хим. волокна, М.:2012. -№1. -С. 59-64.

38. Макеева Л.И., Царева H.H., Журавлев Л.В. Математическое моделирование синтеза полимеров, получаемых низкотемпературной поликонденсацией. // Хим. волокна, М.: 1985. - №2. - С. 8-11.

39. Спасский A.C., Оприц З.Г., Кудрявцев Г.И. Математическое описание процесса циклодегидратации полиамидокислот. // Хим.волокна, М.:1985. -№2. - С. 1113.

40.Саркисов В.Ш., Тер-Микаэлян П.Ю. Молекулярная упорядоченность и деформирование арамидных нитей. //Тезисы 12 международной конференции.

41.Шаблыгин М.В., Зенков И.Д., Калмыкова В.Д., Токарев A.B. Термохимические исследования характера ассоциации в системе поли-и-

бензимиддиметилацетамид-хлорид лития.// Хим. волокна, М.: 1982. - №4. - С. 11-13.

42.S.N.Bokova, E.D.Obraztsova, M.V. Shabligyn, T.S. MamonovaOpticaldiagnostic-softextilefibrescontainingsingle-wallcarbon nanotube. //J. Nanoelectronics and opti-coelectronics, 3-9 August 2008. - p.70.

43.ШаблыгинМ.В., ШепелевА.В.Расчетхарактеристнктермо-временныхполейвхимииполимерныхнитей. // Хим. Волокна, М.:2006. -№6. - С. 47-49.

44.Шаблыгин М.В. Основы спектрального анализа процессов получения термостойких полимеров//Дис. с.у.с. д.х.н., М.:1984.

45. Макаров А.Г. Разработка компьютерных технологий моделирования физико-механических свойств текстильных материалов. // Дис. с.у.с. д.т.п., СПб: 2004.

46. Макаров А.Г., Сталевич A.M. Вариант прогнозирования процессов деформирования синтетических нитей. // Хим. волокна, М.:2001 -№5. - С. 58-61.

47. Кудрявцев Г.И. Армирующие химические волокна для композиционных материалов // Химия, М.: 1992. - С. 236.

48.Лакунин В.Ю., Каширин А.И., Шаблыгин М.В., Харченко Е.Ф. и др. //Ткань и многослойный пакет из неё. // Положительное решение по заявкена патент РФ №3412006138897/02 от 07.11.2006.

49. Шаблыгин М.В. Влияние температурных воздействий и роль водородных связей в процессах самоупорядочения макромолекул в ароматических системах. // ВМС, М.: 1982. - т. 24, №5. - С. 984-990.

50. Шаблыгин М.В., Слугин И.В., Мамонова Т.С., Новикова Л.А. Водородная связь в процессах термоупорядочения арамидных систем, содержащих полиамидбен-зимидазольные фрагменты // Хим. волокна, М.:2009. -№4. - С. 30-32.

51.Бокова С.Н., Шаблыгин М.В., Мамонова Т.С., Образцова Е.Г. Склярова Г.Б. Структурпо-ориентационные явления в арамидных системах, содержащих од-постенные нано-трубки // Хим. волокна, М.:2012. -№4. с 26-29.

52. Соколовская Т.Н., Шибарова Е.И., Шаблыгин М.В. Нестационарные тепловые процессы в нетканых материалах из химволокои. // Хим. волокна, М.:2011. -№2.-С. 32-34.

53.Никитина O.A., Федорова Р.Г., Панков С.П. Структурообразовапие волокон, сформованных по мокрому способу // Хим. волокна, М.:1979. -№5. - С. 21-24.

54. Кудрявцев Г.И., Федорова Р.Г., Никитина O.A.Формы зависимости состав-свойства для смесей термодинамических несовместимых полимеров // ВМС, М.:1979. -21Б. - С. 129-133.

55. Михайлов Н.В., Шаблыгин М.В., Иммерсионный метод получения ИК-спекгров поглощения волокон в поляризованном свете. // Хим. волокна, M.: 1963. - №6. -С. 51-55.

56. Скородумов В.Ф. Некоторые аспекты применения метода дифференциального термического анализа для исследования полимеров. // Хим. волокна, М.:2006. -№3. - С. 55-58.

57. Платонова И.В., Сидоров О.В., Щетинин A.M. Расчет и отнесение полос поглощения в ИК-спектрах мономерных и полимерных звеньях полиамидбензимида-зола.//Хим. волокна, М.: 1988. -№6.- С. 21-22.

58. Каталог ОАО «Каменскволокио», Каменск-Шахтинский:2013, 2013-04-19.

59.Иовлева М.М. Воздействие воды на свойства нитей типа Армос // Хим.волокна, М.:2001. -№1. - С. 22-25.

60. Шаблыгин М.В., Комогорова Т.Н., Оприц З.Г., Кудрявцев Г.И. ИК-спектры растворов полимеров. // ВМС, M.: 1990. - сер. Б, т. 29. - №4. - С. 301-306.

61. Кравченко В.Г., Милькова Л.П., Шаблыгин М.В. Исследование полимофизма 5(6-амипо-2(п-аминофенил)-бензимидазола. // Термостойкие волокна, Мыти-щи:1976. - С. 14-29

62. Серченкова C.B., Шаблыгин М.В. Изучение кинетических закономерностей протекания реакции циклодегидратации при получении иолиимдных систем. // Термостойкие волокна, Мытищи: 1976. - С. 20-24.

63. Литовченко Г.Д. Сравнительное изучение электронных спектров бензимидазо-лов. // Термостойкие волокна, Мытищи: 1976. - С. 28-33.

64. Медведев Е.Ю. Об особенностях парамагнитного поглощения волокна ВНИИВЛОН. // Термостойкие волокна, Мытищи: 1976. - С. 205-209.

65. R.D.B. Frazer, Chem. Phys., 1958, 29.1428

66. R. Holliday. Nature, 1960,2, p. 383.

67. Шаблыгин M.B. Определение коэффициента поглощения кольцевого слоя полимера. // Прикладная спектроскопия, М.:1965. -№3. -т.З. - С. 270-272.

80

68. Дехант И., Даиц Р., Киммлср // ИК-снектроскоиия полимеров, М.:1976. - С. 472.

69. ГОСТ ИСО 5725-1,2,3,4,5,6-2002.

70. Васильев А.Ф., Шаблыгии М.М. Метрологические требования к способам экспериментальной оценки качества измерений в соответствии со стандартом 5725. //Хим. волокна, М.:2004. -№5. - С. 59-62.

71.Васильев А.Ф., Шаблыгии М.М. Роль показателя промежуточной прецезионно-сти в оценке качества измерений. // Хим. волокна, М.:2004. - №5- С. 62-63.

72. Васильев А.Ф., Шаблыгии М.М., Иванов А.П. I ^определенность в оценке качества результатов измерений. // Хим. волокна, М.:2007. -№3. - С. 66-68.

73. Шаблыгии М.М., Васильев А.Ф., Иванов А.П. Учет погрешностей при спектро-фоюмефических исследованиях волокнообразующих соединений. // Хим. волокна, М.:2006. -№3. - С. 53-55.

74.Тер-Микаэлян П.Ю., Шаблыгии М.В. Автоматизация расчетов вязкоупругих свойств арамидных материалов. // Сборник материалов международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование гекстиль-ной промышленности», М.:2010. - С. 191.

75. Петрова М.В., Михайлова М.П., Шаблыгии М.В. Исследование природы взаимодействия замасливающих композиций с л-арамидными нитями. // Сборник материалов XV международного научно-практического семинара «Физика волокнистых материалов», Иваново:2012. - С. 135-143.

76. Михайлова М.П., Склярова Г.Б., Шаблыгии М.В. Оценка специальных свойств отечественных замасливателей применительно к нитям на основе полибензими-дазола. // Сборник трудов 25 международного научно-производственного семинара, Иваново:2011. - С. 19-20.

77.Петрова М.В., Шаблыгин М.В. Использование меюдов математической статистики при испытании ТВВ для арамидных нитей. // Сборник трудов 25 международного научно-производственного семинара, Иваново:2011. - С. 46-52.

78. Склярова Г.Б., Новикова Л.А., Любегина Е.В., Шаблыгии М.В. Новые бикомпо-нентные полиамидимидной природы арамидпые нити с улучшенными эластическими свойствами для средств баллистической защиты. // Сборник материалов XV международного научно-практического семинара «Физика волокнистых материалов» // Иваново:2012. - С. 28-29.

79. Мальков Л.А., Ткачева Л.В., Шаблыгин М.В., Лакунин В.Ю., Слугин И.В. Огнезащитная ткань. // Патент РФ № 230904 от 27.09.2007.

80. Рао Дж. Электронные спектры в химии // Мир, М: 1964. - С.364.