Углеродный волокнистый материал

 

Использование: химическая промышленность, в качестве материалов с сорбционными свойствами. Сущность изобретения: углеродный волокнистый материал выполнен из карбонизованной смеси поликапроамида с пеком. Имеет диаметр фибрилл 0,1 - 3 мкм и суммарный объем пор 2 - 3 см³/г. 2. табл., 1 ил.

Изобретение относится к получению углеродных волокнистых материалов (УВМ), полученных из композиции поликапроамид (ПКА) - пек, в частности УВ, обладающих сорбционными свойствами.

Известны УВМ, полученные из композиции волокнообразующего полимера (в том числе ПКА) и пека, имеющие структуру типа "ядро-оболочка" и не являющиеся углеродными сорбентами [1].

Известны УВМ, полученные из бикомпонентного волокна на основе термопластичного синтетического полимера (полиэтилентерефталата) и пека, которое после формования подвергают жидкостной обработке с целью удаления полимерной составляющей с последующей термообработкой [2].

Наиболее близким изобретению является УВМ на основе композиции ПКА-пек, который после формования подвергается жидкостной химической обработке щелочью с последующей термообработкой. Полученный УВМ представляет собой жгут из карбонизованных пековых фибрид с D≈5 мкм. Материал нельзя использовать в качестве сорбента, так как он не обладает необходимыми для этого свойствами [3].

Задачей изобретения является получение углеродного волокнистого материала, обладающего высокими селективными сорбционными свойствами, который может быть использован в качестве эффективного и селективного сорбента.

Это достигается тем, что полученный УВМ имеет пористую фибриллярную структуру со следующими параметрами: диаметр фибрилл 0,1 - 3 мкм, суммарный объем пор 2 - 3 см³/г.

Данный УВМ получен по известной технологической схеме, включающей формование волокнистого материала, последующие жидкостную обработку и термообработку исходного материала.

В качестве реагентов жидкостной обработки могут быть использованы некоторые водорастворимые органические соединения, содержащие непредельные группы, такие как акриламид, акриловая и метакриловая кислоты, диметилдиаллиламоний хлорид, четвертичные соли метилвинилпиридина или диметиламиноэтилметакрилата, а также их сочетание с солями металлов переменной валентности: Fe(II), Fe(III), Cu(II), Mn(VII), Cr(VI) и/или сочетание с неорганическими пероксидными соединениями (например, персульфатом калия или аммония). Применение подобных систем реагентов известно [4].

Концентрации реагентов в жидкостной обработке составляют 0,5 - 30% в зависимости от их сочетания в водной среде.

Наличие фибриллярной пористой структуры и диаметр фибрилл определяли методом электронной сканирующей микроскопии на приборе JSM-35CF фирмы Jeol (Япония), объем пор - по сорбции паров бензола [5], результаты представлены на чертеже.

Пример 1. Сформованное волокно из композиции ПКА: пек = (95 - 55):(5 - 45) (пек с температурой плавления 150 - 270^o) подвергают жидкостной химической обработке демитилдиаллиламмоний хлоридом - ДАХ 5 - 30 мас.% или указанными в табл. 1 веществами, а также в присутствии солей Fe (II) или персульфата аммония при концентрации 0,5 - 1,5 мас.%, с последующими термоокислением при температуре 160 - 240^oC, карбонизацией при температуре 300 - 1000^oC со скоростью подъема температуры 10 - 12^oC/мин и активацией водяными парами в течение 15 - 30 мин.

Пример 2 (прототип). Сформованное волокно из композиции ПКА-пек подвергают жидкостной обработке NaOH с последующей термообработкой.

Результаты приведены в табл. 1.

Наличие фибриллярной пористой структуры с приведенными в формуле изобретения параметрами обеспечивает высокие сорбционные свойства материала. Кроме того, предлагаемое волокно в отличие от существующих аналогов обладает способностью к селективной сорбции ряда органических веществ, например билирубина из плазмы крови, красителя метиленового голубого из водных сред. Углеродный волокнистый материал может быть получен в любой текстильной форме - в виде непрерывного жугута, нити, ткани, ленты, нетканого полотна, трикотажного полотна и т.д., что делает технологической его переработку и расширяет возможности его применения при изготовлении фильтров.

Формула изобретения

Углеродный волокнистый материал на основе карбонизованной композиции поликапроамида и пека, отличающийся тем, что он имеет пористую фибриллярную структуру со следующими параметрами: диаметр фибрилл 0,1 - 3,0 мкм, суммарный объем пор 2 - 3 см³/г.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2