Способ получения углеродных волокон

 

Сущность изобретения: способ непрерывного пиролиза волокна на основе сополимеров и полимеров акрилонитрила включает последовательное окисление и карбонизацию под натяжением; окисление проводят в две стадии вытягивания: первую из которых осуществляют в течение 30-120 мин при 170-200°С и вытяжке волокна на 5-40%, а вторую - при 200-300°С в течение 4-8 ч и вытяжке на 4-20%.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю D 01 F 9/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (lOCllATEHT CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 1543193/05 (22) 23.12.71 (46) 23.05,93. Бюл, М 19 (71) Научно-производственное обьединение

"Химволокно" (72) M.Т.Азарова, В.М.Бондаренко, А.K.ÈåBлева, А,А,Конкин, Т,И.Мариничева и

M.Н.Новикова (56) Патент Англии

Rb 1200492, кя. С 01 В 31/00, 1968.

Изобретение относится к получению высокопрочного высокомодульного углеродного волскна (УВ) на основе волокон из полимеров и сополимеров акрилонитрила, а именно к способу непрерывного процесса окисления исходных полиакрилонитрильных (ПАН) волокон.

Целью изобретения является повышение модуля упругости и прочности волокон и сокращения времени его обработки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения углеродных волокон на основе полимеров и сополимеров акрилонитрила путем последовательного о кисления и карбонизации под натяжением, окисление проводят в две стадии, первую из которых осуществляют при температуре 170 — 200 С в течение 30 — 120 мин и вытяжка волокна на 5 — 40%, вторую— при температуре 200 — 300"С в течение 4 — 8 ч и вытяжка волокна на 4 — 20%, Пример 1. ПАН-волокно, полученное формованием раствора гомополимера акрилонитрила в органические ванны, подверга„„Я3 „„1816818 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ

ВОЛОКОН (57) Сущность изобретения: способ непрерывного пиролиза волокна на основе сополимеров и полимеров акрилонитрила включает последовательное окисление и карбонизацию под натяжением; окисление проводят в две стадии вытягивания; первую из которых осуществляют в течение 30 — 120 мин при 170 — 200 С и вытяжке волокна на

5-40%, а вторую — при 200 — 300 С в течение

4 — 8 ч и вытяжке на 4 — 20 . ют окислению кислородом воздуха на жестком каркасе в течение 6 ч, при постепенном подьеме температуры от 150-270 С. Полу.енное после карбонизации при 1100 УВ имеет прочность 175 кгlмм и модуль упругости 19000 кг/мм . и

Пример 2. То же волокно, ч".о и в QQ примере 1, окисляют по непрерывному способу с вытяжкой 12 . Полученное после О карбонизации при 1100 С УВ имеет прочно-. сть 156 кг/мм2 при модуле упругости 18000 кг/мм .

Пример З.Тожеволокно,чтоив О© примере 1, подвергают окислению по предлагаемому способу непрерывного окисления в две стадии: I стадия — 150-190 в ъ течение 2-х ч, вытяжка 0%. II стадия — 200270 в течение 4-х ч, вытяжка 0%.

Полученное после карбониэации при

1100 С УВ имеет прочность 173 кг/мм и модуль упругости 19000 кг/мм, т.е. практически не отличается от волокна, полученного периодическим способом окисления на жестком каркасе (см. пример 1), 1816818

Формула изобретения

Способ получения углеродных волокон на основе полимеров и сополимеров акрилонитрила путем последовательного окисления и карбонизации под натяжением, о тлич а ющийся тем,что, сцельюповышения модуля упругости и прочности волокон и сокращения времени его обработки, окисление проводят в две стадии, первую из

KoT0pblx осуществляют IlpN 170-200 С в течение 30-120 мин и вытяжке волокна на

5-40%, вторую — при 200-300 С в течение

4-8 ч и вытяжке волокна на 4 — 20%.

Составитель В.Чистякова

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С.Лисина

Редактор

Заказ 1709 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский ко;: бинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Пример 4. То же волокно, что и в примере 1, подвергают окислению по предлагаемому способу в две стадии.

Температурно-временной режим аналогичен приведенному в примере 3, Однако вытяжка волокна на первой стадии процесса составляет 6%. Полученное в этих условиях УВ имеет прочность 192 кг/мм и г модуль упругости 25000 кг/ммг (температура карбонизации 11000C).

Пример 5. Волокно, полученное формованием раствора сополимера акрилонитрила с метиактрилатом в органичеСкие ванны, окисляют как в примере 1. Получают после карбонизации при 1100 УВ с прочностью 180 кг/ммг и модулем упругости 19000 кг/мм .

Пример 6. То же волокно, что и в примере 5, окисляют как в примере 2. Полученное йосле карбонизации при 11000 YB имеет прочность 190 кг/ммг и модуль упругости 19000 кгlммг.

Пример 7. То же волокно, что и в примере 5, окисляют как в п. 3. Полученное после карбонизации при 1100 С УВ имеет прочность 150 кг/мм и.модуль упругости

15000 кг/мм .

Пример 8, То же волокно, что и в примере 5, окисляют как в примере 4. Получают после карбонизации при 1100 УВ с прочностью 192 кг/мм и модулем упругости 28000 кг/ммг.

Пример 9. Обработке по предложенному способу подвергают полиакрилонитрильное волокно воднодиметилформамидного способа формования. Первую стадию обработки проводят при температуре 158-190 С в течение 2 ч и вытяжке 6 %. Вторую. стадию проводят при температуре 200-270 С в течение 2 ч и вытяжке 4 %, Прочность полученного после карбонизации при 1500 С составляет 175 кгlммг и модуль упругости 25000 кг/мм . То

2 же волокно, окисленное на жестком каркасе, имеет прочность 140 кг/ммг и модуль упругости 22000 кгlмм . То же волокно, 2 окисленное по одностадийному непрерыв5 ному режиму втечение 6ч при температурах от 150 до 270 С, имеет прочность 130 кг/мм и модуль упругости 19000 кг/ммг.

Пример 10. Полиакрилонитрильное волокно подвергают вытягиванию при окис10 лении на первой стадии при температуре

1950С на 10 j и на второй стадии при температуре 230 С на 4 %. Прочность волокна после карбонизации составила 250 кг/ммг при модуле упругости 29000 кгlмм .

15 Пример 11, Волокно подвергают окислению также, как и в пункте 10, но вытяжка на второй стадии составляет 10%.

Прочность карбонизированного волокна составила 260 кг/ммг при модуле 3000 кг/ммг.

20 Пример 12. Волокно подвергают окислению так же, как и в примере 10, но вытяжка на первой стадии составляет 5% и на второй — 20%. Прочность волокна после карбонизации при температуре 1500 С со25 ставила 270 кг/мм при модуле упругости г

32080 кг/ммг. Следует подчеркнуть, что такое высокое значение модуля упругости достигается обычно карбонизацией при температурах 2400 — 25ОО C.