Способ получения углеродных волокон

 

Сущность изобретения: для получения углеродных волокон используют волокно из гомоили сополимера акрилонитрила, содержащего 3-5% метилакрилата. Исходное волокно получают по органическому методу формования. Затем окисляют и кзрбонизуют при 1500-1700°С. 1 табл.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5

О 01 F 9/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 1555097/05 (22) 03.10;72 (46) 23.05.93. Бюл. М 19 . (71) Научно-производственное объединение

"Химволокно" (72) М.Т.Азарова, В.M.Áîíäàðåíêî. А.К.Иевлева, А.А.Конкин, Т.И.Мариничева и

M.Н.Новикова (56) Патент Японии

М 997, кл, 42 Е, 1971.

Па,ент Франции

N 1430803, кл. С 01 В, 1966.

Изобретение относится к способу получения высокопрочных высокомодульных эластичных углеродных волокон (УВ) на основе волокон из полиакрилонитрила и его сополимеров, в частности, к способу получения высокопрочных, высокомодульных УВ с повышенной эластичностью;

Целью данной работы является получение УВ, обладающего одновременно высокой прочностью, высоким модулем упругости и повышенной эластичностью, . Предлагаемый способ получения высокопрочного, высокомодульного УВ с повышенной эластичностью заключается в том, что в качестве исходного сырья для получения высокопрочного высокомодульного УВ применяются волокна, сформованные в жирнокислотные ванны. Осадительная ванна состоит из смеси жирных кислот общей формулы CnH2n+1 СООН с числом углеродных атомов от 8 до 22 и диметилформамида ДМФ). Концентрация ДМФ составляет 1220%. Формованию в жирно-кислотные ван„„5U „„1816819 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ

ВОЛОКОН (57) Сущность изобретения, для получения углеродных волокон используют волокно из гомо- или сополимера акрилонитрила, содержащего 3-5% метилакрилата. Исходное волокно получают по органическому методу формования. Затем окисляют и карбонизуют при 1500-1700 С. 1 табл. ны подвергают диметилформамидные растворы гомополимера акрилонитрила или его сополимера с метилакрилатом. После формования волокно вытягивают на горячей металлической поверхности в 10-30 раз.

Описанный метод позволяет получать достаточно прочные ПАН волокна, физикомеханическиеи эластическиесвойства кото- G рых однако не превышают ОО физико-механических и эластических свойств волокон, полученных другими спо-. 0 сабами формования (прочность 40-50 р.км., удлинение 7-9%). Известно, что прочность

ПАН волокон, полученных по воднодиметилформамидному способу составляет 4560 р.км., при удлинении 10 — 12%, по сухому способу из растворов в диметилформамиде до 80 р.км. при удлинении 8-12%, по солевому способу(в растворах роданида натрия) даже 100 р.км. Эластические свойства ПАН волокна, полученных этими методами формования существенно не отличаются от эла1816819

Диаметр изгиба, Модуль Диаметр

Материал

Хрупкость и/и упругости, кг/мм волокна, Волокно из сополимера акрилонитрила с метилакрилатом, полученное по вод6,9 ному способу формования

Волокно из гомополимера водного спо400

56,9

44600 саба формования

Волокно из гомополимера органического способа формования

"Модмор"

163,5

58400

310

9,7

34,0

40,5

Волокно из сополимера органического способа формования

59000

6,2

22,5 стических свойств ПАН волокон, сформованных в жирно-кислотные ванны.

УВ, полученные из волокон на основе

ПАН и его сополимеров, сформованных в жирнокислотные ванны, обладают высокой прочностью до 300-ЗБО кг/ им и модулем упругости 30-35 10 кг/мм . Такую прочноэ сть удается получить и при обработке волокон, сформованных другими методами, однако УВ, обладающие наравне с высокой прочностью и высоким модулем упругости, высокой эластичностью, т.е. меньшей хрупкостью, удается получить только из ПАН. волокон и его сополимера с метилакрилатом по органическому методу формования, т.е, в жирнокислотные ванны, Пример 1. Волокно из сополимера акрилонитрила с 4 метилакрилата формуют в ванну, содержащую 15 ДМФ и 85 Р жирных кислот с числом углеродных атомов

С10 — Сгг. Температура ванны 60-90 С, Волокно вытягивают на металлической поверхности с температурой 160 — 180 С в 14 раз и отмывают от жирных кислот слабым раствором щелочи, Сформованное волокно имеет прочность 45 р.км при удлинении 8 $, Волокно окисляют по непрерывному способу при натяжении 207, на воздухе при температуре 300 С в течение 6 ч, Окисленное волокно карбонизуют в течение 7 мин при температуре 1700 С.

Прочность YR, полученного по указанному способу, составляет ЗОО кг/мм, мог дуль упругости 55000 кг/мм . Хрупкость г волокна, полученного по этому способу, составляет 20, Хрупкость оценивалась, как отношение радиуса изгиба .УВ, на котором происходит его разрушение, к диаметру волокна, 5 Пример 2. Волокно из гомополимера (ПАН) формуют, как указано в примере 1, Волокно имеет прочность 45 р.км. при удлинении 9%. Волокно окисляют и карбонизуют, как в примере 1. УВ имеет прочность 280

10 кг/ммг, модуль упругости 59100 кг/ммг, хрупкость 34,0, Замечания хрупкости УВ на основе во- локон различных способов формования приведены в таблице.

15 Из данных таблицы видно, что УВ из исходного волокна на основе сополимера акрилонитрила с метилакрилатом органического способа формования, обладает значительно меньшей хрупкостью, чем другие

20 виды волокон, хотя исходные волокна полученные различными способами формования обладают одними и теми же эластическими свойствами.

Формула изобретения

Способ получения углеродных волокон путем окисления волокон на основе и гомоили сополимера акрилонитрила с метилакрилатом и карбонизации при 1500-1700 С, о т л и ч а «о шийся тем, что, с целью

30 повышения прочности углеродных волокон, модуля упругости и эластичности, применяют волокно из гомо- или сополимера акрилонитрила, содержащего 3-5 / метилакрилата, сформовэнное по органиче35 скому методу формования.