Способ получения углеродных волокон

(5 ГОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО ССС (ГОСПАТЕНТ СССР АТЕНТНО ИСАНИЕ РЕТЕНИ АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ ноеобьединени е сопоитрилениесленипервую30 - 12кна нечени ренко, А.К.Ие ариничева(56) Патент АнглииЬ 1200492, кв. С 01 В 31/ Изобретение относится к получению высокопрочного высокомодульного углеродного волскна (УВ) на основе волокон из полимеров и сополимеров акрилонитрила, а именно к способу непрерывного процесса окисления исходных полиакрилонитрильных (ПАН) волокон.Целью изобретения является повышение модуля упругости и прочности волокон и сокращения времени его обработки.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения углеродных волокон на основе полимеров и сополимеров акрилонитрила путем последовательного окисления и карбонизации под натяжением, окисление проводят в две стадии, первую из которых осуществляют при температуре 170 - 200 С в течение 30 - 120 мин и вытяжка волокна на 5 - 40, вторую - при температуре 200 - 300"С в течение 4 - 8 ч и вытяжка волокна на 4 - 200/О,П р и м е р 1, ПАН-волокно, полученное формованием раствора гомополимера акрилонитрила в органические ванны, подверга(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРО ВОЛОКОН(57) Сущность изобретения: способ рывного пиролиза волокна на основ лимеров и полимеров акрилон включает последовательное окисл карбонизацию под натяжением; оки проводят в две стадии вытягивания; из которых осуществляют в течение мин при 170 - 200 С и вытяжке воло 5-400 ь, а вторую - при 200 - 300 С в т 4 - 8 ч и вытяжке на 4 - 20. ют окислению кислородом воздуха на жестком каркасе в течение 6 ч, при постепенном подьеме температуры от 150-270 С, Полу.енное после карбонизации при 1100 УВ имеет прочность 175 кг/мм и модуль упругос 19000 /вавпЪП р и м е р 2. То же волокно, ч"о и в Со примере 1, окисляют по непрерывному спо- а собу с вытяжкой 120. Полученное после О карбонизации при 1100 С УВ имеет прочно- ОО сть 156 кг/ммг при модуле упругости 18000 кг/мм .П р и м е р 3. То же волокно, что и в ф примере 1, подвергают окислению по предлагаемому способу непрерывного окисления в две стадии:стадия - 150-190 в а течение 2-х ч, вытяжка 00/ И стадия - 200- 270 в течение 4-х ч, вытяжка 00/Полученное после карбониэации при 1100 С УВ имеет прочность 173 кг/мм и модуль упругости 19000 кг/мм, т.е. практиг чески не отличается от волокна, полученного периодическим способом окисления на жестком каркасе (см. пример 1),1816818 Формула изобретения Способ получения углеродных волокон на основе полимеров и сополимеров акрилонитрила путем последовательного окисления и карбонизации под натяжением, о тличающийся тем,что, сцельюповышения модуля упругости и прочности волокон и сокращения времени его обработки, окисление проводят в две стадии, первую из которых осуществляют при 170-200 С в течение 30-120 мин и вытяжке волокна на 5-40, вторую - при 200-300 С в течение 4-8 ч и вытяжке волокна на 4 - 20. Составитель В.ЧистяковаТехред М,Моргентал Корректор С.Лисина Редактор Заказ 1709 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский ко;бинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 П р и м е р 4, То же волокно, что и в примере 1, подвергают окислению по предлагаемому способу в две стадии.Температурно-временной режим аналогичен приведенному в примере 3, Однако вытяжка волокна на первой стадии процесса составляет 6, Полученное в этих условиях УВ имеет прочность 192 кг/мм иг модуль упругости 25000 кг/мм (температура карбонизации 1100 С).П р и м е р 5. Волокно, полученное формованием раствора сополимера акрилонитрила с метиактрилатом в органичеСкие ванны, окисляют как в примере 1. Получают после карбонизации при 1100 УВ с прочностью 180 кг/мм и модулем упругости 19000 кг/мм .П р и м е р 6. То же волокно, что и в примере 5, окисляют как в примере 2, Полученное йосле карбонизации при 1100 УВ имеет прочность 190 кг/мм и модуль упругости 19000 кг/мм .П р и м е р 7, То же волокно, что и в примере 5, окисляют как в п, 3. Полученное после карбонизации при 1100 С УВ имеет прочность 150 кг/мм и модуль упругости 15000 кг/мм .П р и м е р 8, То же волокно, что и в примере 5, окисляют как в примере 4. Получают после карбонизации при 1100 УВ с прочностью 192 кг/мм и модулем упругости 28000 кг/мм .П р и м е р 9, Обработке по предложенному способу подвергают полиакрилонитрильное волокно воднодиметилформамидного способа формования. Первую стадию обработки проводят при температуре 150-190 С в течение 2 ч и вытяжке 6 . Вторую, стадию проводят при температуРе 200-270 С в течение 2 ч и вытяжке 4 , Прочность полученного после карбонизации при 1500 С составляет 175 кг/мм и модуль упругости 25000 кг/мм . То2 же волокно, окисленное на жестком каркасе, имеет прочность 140 кг/мм и модуль упругости 22000 кг/мм, То же волокно,2окисленное по одностадийному непрерыв ному режиму втечение 6 ч при температурахот 150 до 270 С, имеет прочность 130 кг/мм и модуль упругости 19000 кг/мм .П р и м е р 10. Полиакрилонитрильноеволокно подвергают вытягиванию при окис лении на первой стадии при температуре195 С на 10 и на второй стадии при температуре 230 С на 4 /. Прочность волокна после карбонизации составила 250 кг/мм при модуле упругости 29000 кг/мм.15 П р и м е р 11, Волокно подвергаютокислению также, как и в пункте 10, но вытяжка на второй стадии составляет 10/ Прочность карбонизированного волокна составила 260 кг/мм при модуле 3000 кг/мм.20 П р и м е р 12. Волокно подвергаютокислению так же, как и в примере 10, но вытяжка на первой стадии составляет 5 , и на второй - 20. Прочность волокна после карбонизации при температуре 1500 С со ставила 270 кг/мм при модуле упругостиг32000 кг/мм. Следует подчеркнуть, что такое высокое значение модуля упругости достигается обычно карбонизацией при температурах 2400 - 2500 С.30