Способ получения углеродной ткани

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ (!!) 607855

- r (6!) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено19.07.76 (2!) 2392056/23-26 (5l) М. Кл.

D 01 F 9/16

С 01 В 31/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.05.78.Бюллетень № 19 (45) Дата опубликования описания 24.04.78

Гасударственный намнтет

Саввтв Мнннстрав СССР аа делам нзабретеннй

N OTKPblTNN (53) УДК 677.463 (088.8) (T2) Авторы изобретения

Л. С. Малей, M. Д. Малей и Э. С. Тюпова (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОЦНОЙ ТКАНИ

Изобретение относится к технологии изготовления углеродных волокнистых материалов, применяемых для армирования пластмасс, в частности к способам повышения армируюшей способности лент, и может быть использовано в электротехнической и хими- ческой промышленности при изготовлении углерощ ых волокнистых наполнителей.

Известен способ изготовления тканых углеродных материалов, применяемых для тв армирования углепластиков, Известный способ .состоит в том, что исходную ткань подвергают тврмообработке до температуры 1000-3000 С, а затем с целью повышения ее армируккцей способно- II сти проводят вискеризацию поверасиости ткани путем выращивания на ней углеродных или карбидных "усов .

Недостатком известного способа является сложность и длительность процесса из- 20 готовления ткани с достаточным количеством ворса на поверхности и требуемой армирующей способностью.

Известен также способ изготовления углеродной ткани, содержащий карбониэацию 25 и графитацию ткани с ворсом - начесом прямым пропусканием тока перпендикулярно ее плоскости. В известном способе термообработке подвергают ткань на основе целлюлозного волокна, предварительно подвергнутую начесу поверхности для образования ворса, пропитанную раствором катализатора и высушенную в течение 1-Ф час до минимального содержания растворителя . Полученная графитированная ткань с ворсованной поверхностью применяется в качестве электрохимических электродов и наполнителя для ком- позиционных материалов, Недостатком данного способа является необходимость в длительной предварительной обработке, в частности, сушке, связанной с большим влагосодержанием пропитанного ворсового слоя и трудностью эвакуации из него растворителя. Кроме того, в процессе технологической обработки ткани ворс - начес на ней подвергается многократным деформациям и частично разрушается, что снижает качество ткани.

Целью изобретения является интенсификация процесса, повышение равномерности

607855 структуры ворса и прочности углеродной ткани.

Это достигается тем, что ткань на основе вискозного волокна пропитывают раствором катализатора, сушат пропитанную ткань, подвергают термообработке (карбониэации и графитации) и затем производя; ворсование поверхности термообработанной (графитированной) ткани.

Борсование поверхности ткани после ее 10 термообработки до конечной температуры (графитации) позволяет значительно сократить время ее сушки после пропитки катализатором, так как ткани с гладкой поверхностью высыхают в 1,5-2,0 раза быстрее аналогичных тканей с ворсом. Кроме того, в предлагаемом способе выполненный ворс не подвергается никаким вредным воздействиям до начала эксплуатации ткани, не деформируется и не полегает. Ввиду бол1

20 шого модуля упругости углеродных волокон, по сравнению с модулем вискозного волокна, ворс имеет больший угол подъема, более равномерную структуру и высоту.

В предлагаемом способе высокотемпера турную обработку ткани, включая графитацию, можно осуществлять по непрерывной схеме с прямым пропусканием тока вдоль ткани, что и 10-20 раз увеличивает производительность процесса.

Полученные по предлагаемому способу ткани ке ухудшают своей разрывной прочности после ворсования в такой мере, как полученные по известному способу.В отдельных случаях разрывная црочность углеродной ткани по основе после ворсования поверхности даже возрастает, что можно объяснить уменьшением извитости основы при разрыхлении утка и снятии внутренних 40 напряжений. для получения углеродной ткани в условиях предлагаемого способа применимы любые, используемые в технике катализа- 45 торы, например,(МН„)БАКРО„, (МНи)НзРОн.

К РО„,HCf,(NH } СО а также их смеси, Из состава катализаторов, кроме ЯН„б, наиболее эффективной является смесь фНЧ) НЩ 94Hg) СО, где компоненты взя» ты в соотношении 4:1.

Опытную проверку прошли водные растворы катализаторов, хотя можно использовать в качестве растворителей ацетон, этиловый спирт, эфиры.

Наилучший эффект достигается при введении катализаторов из насыщенных при

I нормальной температуре растворов, хотя возможно получение ткани и при нропитке ее растворами с концентрацией 25- 200 г/л.

Эффект прис утств и я катализаторов пр о яВ ляется при привесах соли после сушки от

0,5-1,0 вес. "io. Однако технологически оправданным является введение в ткань избытка катализатора. Наилучшие результаты при термообработке ткани достигаются в предлагаемом способе при привесах катали. затора 20-35 %, Пример, Вискозную ткань саржевого переплетения, изготовленную по основе из кордных нитей № 5,45, а по утку иэ штапельных нитей 40/2, пропитывают при

20 С в насыщенном растворе химически чистого хлористого аммония в дистиллированной воде непрерывйым,протягиванием ткани через ванну с раствором. Бремя 11ребывания ткани в ванне 10 мин, После свобод„- ного стекания раствора с вертикально пере\ мещаемой ткани она высушивается в сушилке непрерывного действия при температуре

140 -20 С, Сушильным агентом служит на+ о гретый в электрокалорифере воздух. Время, необходимое для высушивания до влажности не более 6 вес. %, составляет 30 мин.

Пропитанную хлористым аммонием ткань после сушки подвергают термообработке (карбонизации и графитации) общей продолжительностью около 2 мин до температуры

2600 С в печи непрерывного действия с щелевым нагревателем.

Термообработка ткани различна. В одном случае нагрев ткани проводят в среде азота со скоростью 1300-1500 град/мин. до конечной температуры. Полученная ткань имеет некоторый сажистый йалет на поверхности, Во втором случае нагрев ткани до температуры 300 С осуществляют на воздухе втечение 0,,8-1,0 мин, после чего нагревают до 2600 С в среде азота. Скорость нагрева на воздухе составляет 29032О град/мин, в азоте )- 2500-2600град/мин, Полученная ткань имеет чистую поверхность серебристого цвета . Графитированную ткань помещают на, питающий барабан и закрепляют в протяжном механизме. В процессе перемотки ткани к ее верхней поверхности подводят вращающиеся цилиндрические щетки.

Скорость вращения щетки составляет

25 об/сек. Скорость перемещения ткани относительно щетки равна 25 м/час. После прохождения щетки на поверхности ткани получается ворс длиной 3-4 мм, а прочность полоски ткани шириной 5 см до ворсова-ния и после ворсования составляет 6,6 кг и 6,05 кг соответственно.

607855

Настоящий способ

Характеристики

Известный способ

Время: сушки пропитанной катализатором ткани

60-70 мин

30 мин

Прочность полоски ткани шириной S мм (с ворсом) после графитации

2,7-3,8 кг

6,05 кг

Состав ворса

Извитый, разной длины, с участками плотного прилегания к основе

Прямой, равной длины, раномерного распределения

Общее время процесса

9, 5-13, 5 час

40-50 мин

Составитель Т. Ильинская

Редактор М. Рогова Техред А. Алатырев Корректор Л. Небола

Заказ 2748/17 Тираж 574 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

При обработке на том же оборудовании такой же ткани с предварительно выполненным ворсом время, необходимое для высу-.

1 шивання пропитанной ткани до содержания влаги 6 вес. %, составляет 60-70 мин.

После графитации ворс имеет извитую структуру, длина ворса колеблется от 0,5 до 5 мм при наличии участков плотного прилегания сго к основе. Прочность полоски ткани шириной 5 см после графитации составляет 2,7-3,8 кг.

Формула изобретения

Способ получения углеродной ткани из ткани на основе вискозного волокна, вклю« чающий ворсование поверхносги ткани, пропитку ткани раствором катализатора, сушку

В таблице представлены сравнительные данные, характеризующие известный и предлагаемый способы.

Как видно из таблицы предлагаемый способ получения углеродной ткани с ворсованной поверхностью позволяет более чем в два раза сократить время ее изготовления и улучшить качество, Ворсование ткани может быть выполнено и при более низких конечных температурах обработки ткани. пропитанной ткани и последующую термообработку, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, повышения равномерности структуры ворса и прочности углеродной ткани, ворсование производят после термообработки.