Способ получения окисленного полиакрилонитрильного волокна

 

<н>7036О8

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51}М. Кл.2

0 01 F Э/22

0 01 F 11/04 (22) Заяалеио12.09.77 (21) 2533580/23-05 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делай изобретени и и открытий

Опубликовано 15.12,79. Бюллетень No 46 (53} УДК 677. 494 ((088 ° 8) Дата опубликования описания 15..12.79 (72) Авторы изобретений

Г.А. Карлсон, Г.М. Керч, Л.А. Ирген, A.Ì. Толкс, Н.В«Полякова, С.Г. Зайчиков и В.A. Михайлова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКИСЛЕННОГО

II0JIHAKPHJIOHHTPHJIbHOI О

ВОЛОКНА

Изобретение относится к области получения углеродных волокон, в частности окисленных полиакрилонитрильных волокон.

Окисление полиакрилонитрильного (MAH) волокна является первой и наи:более:прддолжительной стадией в технологическом цикле получения углеродного волокна.

Известен способ окисления волокна, в котором в качестве добавок, ускоряющих процесс, применяют алифатические диамины и аминоспирты. Время обработки волокна добавками велико, так как его выдерживают в при- 15 меняемых веществах при 50-100 Ср промывают, сушат и затем подвергают термоокислнтельной обработке при

200-300 С (1). При этих температурах термоокислительной обработки при- 20 меняемые в известном способе добавки вызывают разрушение волокна, поэтому промывка и сушка волокна перед термоокислительной обработкой являются обязательными.

Наиболее близким к данному изобретению является способ окисления по- лиакрилонитрального волокна обработ кой катализатором-.гидроксиламином при 20 С в течение 30 мин, отмыв-Зч кой излишка реагента, сушкой и последующей термообработкой при 200300 С в атмосфере воздуха (2).

Однако процесс данного способа окисления ПАН волокна занимает длительное время (7-16 ч) „. механические свойства волокон при этом улучша1отся на 10-50%.

Цель изобретения - ускорение про- цесса и повышение физико-механических показателей волокон.

Это достигается тем,: что в предлагаемом способе получения окисленного IIAH волокна в качестве катализатора используют "-N-фениламинотиазоло-(4,5:а)-инденон-3 и обработку им проводят до содержания

2-10% от веса волокна.

Этот каталйзатор не вызывает разрушение волокна при температуре термоокислительной обработки, поэтому отпадает необходимость проводить дополнительную обработку волокна этим веществом при 50 - 100 С, отмывать остаток добавки, высушивать волокно.

Это существенно сокращает общее время обработки волокна добавкой. Кроме того, катализатор ускоряет 1процесс циклизации нитрильных групп при термоокислительной обработке и по703608 вышает механические свойства окислен"йбго волокна.

Согласно изобретению на IIAH волокно наносят 2-N-фениламинотиазоло-

-(4,5: а) -инденон-3, например, в виде суспензии в ацетоне, и затем произ- . водят термоокислительную обработку

5 под натяжением при 200-300 С в течение 2-3 ч.

H р и м е р. Волокно из сополимера акрйлонитрила с метилметакрилатом (4,5%) пропускают при комнатной

10 температуре через суспензию 2-N-феНиламинотиазоло-(4,5:а)-инденона-3 в ацетоне, и затем йодвергают термо- окислительной обработке при тем пературе 230 С под натяжением в

15 атмосфере воздуха.

Параллельно вышеуказанной термо- окислительной о работке подвергают не пропуо щенное через суспенэию волок- . но "

На фиг. 1 приведены инфракрааные спектры волокна после термоокислительной обработки при 230 С в течение, 3 ч; а - без добавкие б-с 2%-ной добавкой 2-N-,ôåíèëàìèíîòèàçîëî-(4,5: а) -инденона-.3 ; в « с 10%-ной

: добавкой 2-N-фениламинОтиазоло- " " -(4,5:а) -ййденоона-3 . ЗО

Волокно

Без добавки

C,«2Ú-ной добавкой

5,14

3 53

262 5

l0 7

436

24,6

598 2

7,6 затором и термической обработкой

5Q в атмосфере воздуха, о т л и ч а ю шийся тем, что; с ",елью ускорения процесса и повышения физи" ко-механических показателей волокон, в качестве катализатора исполь-

5$ ::зуют 2-N-фениламинотиазоло-(4,5:а)- йденон-3 и обработку проводят до содержания последнего на волокне

2-10%.

Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе

l, Патент Японии 9 29946, кл. 42?)24, опублик. 1972., 2. Патент Франции Р 2069071, кл„ С 01 В 31/00, опублик. 1970

65 (прототип}.

2-N-фениламинотиазо-,, ло- (4,5: а) -инденона-3

C 10%-ной добавкой

2 "N-фениламинотиазо- 1 ,ло-(4,5: а) -инденона-3

Исйоал а аз о оаваони ее гор еалaг aеwoго йзобретенйя приводит к. существенному сокращению времени окисления волокна. Кроме того, применяемый в этом способе катализатор эначитель»: но ускоряет реакцию цчклизации во время термоокислительной обработки, что позволяет получать волокно с более высокими механическими показателями, Tаким образом, предлагаейый способ повышает эффектив-- — ность процесса и обеспечивает высо- кОе качество продукции.

Формула изобретения

Способ получения окисленного полиакрилонитрильного волокна обработкой исходного волокна катЬли-!

Инфракрасные спектры показывают, что наличие добавки и увеличение ее концентрации пр ;ворчит к ускорению реакции циклизации нитрильйых групп, о чем свидетельствует уменьшение интенсивности полосы поглощенияМО " 2240 см . При 10%-ной -4 концентрации добавки после поглощения М н2240 см после 3 ч термооб1 работки исчезает полностью. Было установлено, что при отсутствии добавки зта полоса исчезает только после термоокислительной обработки, проведенной в течение 6 ч.

На фиг. 2 представлены кривые изменения относительной прочности прй. разрыве G, относительного удлинения „E и относительного модуля упругости E с увеличениеМ концентрации добавки 2-N-фениламинотиазоло(4,5:а)-инденона-3 . Как видно оптимальная концентрация добавки находится в.пределах от 2 до 10%.

Дальнейшее -повйшение концентрации не приводит к значительному увелйчению модуля упругости и прочнос" ти, а удлинение при разрыве снижает-, ся °

В таблице приведены физико-механические свойства окисленных волокон сополимера акрилонитрила с металметакрилатом.

703608 гию фИ2. 1

1ааО р soou

Составитель И. Девннна

Ре акто Г. Моэжечкова Техреец Н,Ковалева

Заказ 7781/31 Тираж 516

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб. . 4 5

Ко екто ; М. емчнк

Подписное

Филиал ППП

10 75 о 5" ф

25. юн . %у

2 6 Ф e rZ 1Ф osé(ì

М2 Патент ., г. Ужгород, ул. Проектная, 4