Способ получения углеволокнистых материалов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s О 01 F 9/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !rк .;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 1536672/05 (22) 28.06,71 (46) 23.08.93, Бюл, й. 31 (71) Научно-производственное объединение

"Хим волокно" (72) В.К. Буянова, В,А. Назарова, В.М. Бондаренко, M.Т. Азарова и А.А, Конкин (56) Патент США N 3107152, кл, 23-2092, 1960. (54) СПОСОБ ПОЛУЧ ЕНИЯ УГЛ ЕВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к получению углеволокнистых материалов на основе гидратцеллюлозных волокон методом ускоренной карбонизации, Целью изобретения является сокращение длительности процесса карбонизации гидратцеллюлозных волокон и повышение производительности оборудования при сохранении высоких механических свойств волокна.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения углеволокнистых материалов на основе целлюлоэных и гидратцеллюлозных волокон путем их карбонизации до температуры 1000-1500 С в присутствии катализаторов, в процессе карбонизации нагревание материала от 200 до 350 С осуществляют со скоростью 1 — 5 град/мин с по,следующим окислением в течение 30-60 с и воздействием теплового удара при температуре 1000-1500 С в течение 30 с-20 мин.

Окисление волокна проводят путем обработки его газообразным окислителем, например воздухом.

Процесс на стадии от 20 до 300-350 С можно проводить в присутствии кислорода Ж 1835436 А1 (57) Сущность изобретения: способ получения углеволокнистых материалов на основе целлюлозных и гидратцеллюлозных волокон включает карбониэацию до 1000 — 1500 С в присутствии катализаторов. В процессе карбонизации нагревание материала от 200 до

350 С осуществляют со скоростью 1-5 град/мин, после чего материал окисляют и подвергают тепловому удару при температуре

1000-1 500 С. Окисление волокна проводят путем обработки его газообразным окислителем, например воздухом. Исходный материал применяют в виде нитей и ткани, 1 э.п.ф-лы, воздуха, в парах продуктов разложения целлюлозы, в парах соединений типа кислот

Люиса, в инертных газах, углеводородах, угольном порошке. Обработка при 10001500 С проводится в инертных газах; углеводородах, угольном порошке.

В качестве окислителя можно применять разлийные газообразные вещества (кислород, озон, галоиды, двуокись азота и др.).

Карбонизацию можно проводить по не- QO прерывному и периодическим способам с (Д вытяжкой и без вытяжки карбониэувмого (Л волокнистого материала. Ф

Волокнистый материал можно применять в любой текстильной форме (лента, ткани, жгуты, холсты).

Пример 1. Вискозное кордное волокно аа-мб,аб. содержащее в качестве доба- д В вок соединения Р и Si, карбонизуют в ° двухсекционной печи непрерывного действия. В первой секции волокно нагревают от

200 до 300-350 С со скоростью 1-5 град/мин, затем выводят на воздух не менее. чем за

30- 60 с, после чего вводят во вторую секцию с температурой 1000 С, где волокно обраба1835436

Составитель В, Чистякова

Редактор Т. Мельникова .Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор Л. Пилипенко

Заказ 2977 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 тывают от 30 с до 20 мин. В печь подается инертный гаэ (Nz, Ar). Получают углеродное волокно с прочностью 75 — 80 кг/мм . г

Пример 2. Условия опыта, как в примере 1, но волокно при карбонизации подвергается вытяжке. Получают углеродное волокно с прочностью 110 — 120 кгlмм .

Пример 3, Ткань из вискозного кордного волокна N .-м-5 45, содержащую Р и Si, карбониэуют, как s примере 2. Получают углеродную ткань с прочностью углеродного волокна 90 — 110 кгlмм . г

Пример 4. Условия опыта, как в примере 1, но карбониэацию проводят по периодическому способу. Продолжительность процесса 2.5 ч, Получают углеродное волокно с прочностью 60 — 70 кг/мм . г

Пример 5. Условия опыта, как в примере 4, но карбонизацию проводят по режиму (см. патент США N. 3107152): с 20 до

300 С волокно нагревают со скоростью 1 град/мин и с ЗОО до 1000 С вЂ” 2 град/мин.

УВ имеет прочность 65 кг/мм, г

Пример 2, Условия опыта, как в примере 1, но во второй секции температура

1500 С. YB имеет прочность 80-90 кг/мм .

Углеродное волокно, полученное предлагаемым способом, по своим свойствам не уступает углеродному волокну, получаемому известным способом (патент США

N.3107152), .что и показано в примерах. .Выход составляет 28 — 32/0, прочность 70-120 кг/мм . Преимуществом данного способа по сравнению с известным является возможность значительно сократить процесс получения углеродных волокнистых материалов, повысить производительность оборудования и без затруднений осуществить процесс по непрерывной схеме. Кроме того, введение волокна после низкотемпературной обработки (300 — 350 С) в окислительную атмосферу дает возможность установить вытяжные устройства вне зоны нагрева, что позволяет относительно просто решить задачу по применению регулируемых вытяжек и усадок на разных стадиях карбонизации.

Продолжительность процесса карбониэации заявляемого способа составляет 25140 мин.

Сократить процесс оказалось возможным эа счет медленного нагрева карбонизуемого.волокна со скоростью 1 — 5 град/мин только в довольно узком температурном интервале. а именно 200 — 300 С, "5 т.е. в той области температур, где проходит дегидратация молекулы целлюлозы, а также за счет получения при окислении дегидратированного волокна термостойкого. полимера, выдерживающего тепловой удар.

Формула изобретения

1.Способ получения углеволокнистых материалов на основе целлюлозных и гидратцеллюлозных волокон путем их карбонизации до температуры 1000 — 1500 С в присутствии катализаторов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью сокращения длительности процесса карбониэации и повышения производительности оборудования

ЗО при сохранении высоких механических свойств волокна, в процессе карбонизации нагревание материала с 200 до 350 С осуществляют со скоростью 1 — 5 град/мин с последующим окислением в течение 30 — 60 с и

35 воздействием теплового удара при те чпературе 1000 — 1900 С в течение 30 с — 20 мин.

2.Способ по п.1. отличающийся тем, что окисление волокна проводят путем обработки его газообразным окислителем, 40 например воздухом.