Способ получения углеродных волокон

(54) СПОСОБ ПОЛУЧ ВОЛОКОН(57) Сущность изобр углеродных волокон гомо- или сополиме держащего 3-50 ме волокно получают по формования, Затем ют при 1500-1700 С НИЯ УГЛЕРОДНЫХ 9твенноеобъединение для получения уют волокно из лонитрила, сопата. Исходное ческому методу от и карбонизутения споль а акр илакри органи кисля 1 табл Бондаренко, А.К,И Т.И.Мариничев 966,ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ%997, кл,42 Е, 1971,Па,ент ФранцииМ 1430803, кл. С 01 В Изобретение относится к способу получения высокопрочных высокомодульных эластичных углеродных волокон (УВ) на основе волокон из полиакрилонитрила и его сополимеров,вчастности,кспособуполучения высокопрочных, высокомодульных УВ с повышенной эластичностью;Целью данной работы является получение УВ, обладающего одновременно высокой прочностью, высоким модулем упругости и повышенной эластичностью, . Предлагаемый способ получения высоко- прочного, высокомодульного УВ с повышенной эластичностью заключается в том, что в качестве исходного сырья для получения высокопрочного высокомодульного УВ применяются волокна, сформованные в жирнокислотные ванны. Осадительная ванна состоит из смеси жирных кислот общей формулы СпН 2 п+1 СООН с числом углеродных атомов от 8 до 22 и диметилформамидв .ДМФ), Концентрация ДМФ составляет 12- 20 Я Формованию в жирно-кислотные ванны подвергают диметилформамидные растворы гомополимера акрилонитрила или его сополимера с метилакрилатом. После формования волокно вытягивают на горячей металлической поверхности в 10-30 раз,Описанный метод позволяет получать достаточно прочные ПАН волокна, физикомеханическиеи эластическиесвойства кото-Сф рых однако не превышают ОО физико-механических и эластических в свойств волокон, полученных другими спо-. 0 сабами формования (прочность 40-50 р.км., удлинение 7-9). Известно, что прочность ПАН волокон, полученных по воднодиме- е тилформамидному способу составляет 45- 60 р.км., при удлинении 10 - 12 , по сухому способу из растворов в диметилформамиде до 80 р км. при удлинении 8-120, по солевому способу(в растворах роданида натрия) даже 100 р.км. Эластические свойства ПАН волокна, полученных этими методами формования существенно не отличаются от эла1816819 Диаметр изгиба,Диаметр волокна,Модуль Материал Хруп- кость и/и упругости, кг/мм Волокно из сополимера акрилонитрила с метилакрилатом, полученное по аод 6,9 ному способу формоаанияВолокно из гомополимера водного спо 400 56,9 44600 саба формоаанияВолокно из гомополимера органического способа формования"Модмор" 163,5 59100 58400 330 310 9,7 34,0 40,5 Волокно из сополимера органическогоспособа формоаания 59000 стических свойств ПАН волокон, сформованных в жирно-кислотные ванны.УВ, полученные из волокон на основе ПАН и его сополимеров, сформованных в жирнокислотные ванны, обладают высокой прочностью до ЗОО-ЗБО кг/ им и модулем упругости 30-35 10 кг/мм . Такую прочноэсть удается полуить и при обработке волокон, сформованных другими методами, однако УВ, обладающие наравне с высокой прочностью и высоким модулем упругости, высокой эластичностью, т.е. меньшей хрупкостью, удается получить только из ПАН. волокон и его сополимера с метилакрилатом по органическому методу формования, т.е, в жирнокислотные ванны,П р и м е р 1. Волокно из сополимера акрилонитрила с 4 метилакрилата формуют в ванну, содержащую 150 ДМФ и 850 жирных кислот с числом углеродных атомов С 10-Сгг. Температура ванны 60-90 С, Волокно вытягивают на металлической поверхности с температурой 160 - 180 С а 14 раз и отмывают от жирных кислот слабым раствором щелочи, Сформованное волокно имеет прочность 45 р.км при удлинении 8, Волокно окисляют по непрерывному способу при натяжении 20/О на воздухе при температуре 300 С в течение 6 ч, Окисленное волокно карбонизуют в течение 7 мин при температуре 1700 С.Прочность УВ, полученного по указанному способу, составляет ЗОО кг/мм, мог дуль упругости 55000 кг/мм . Хрупкостьгоолокна, полученного по этому способу, составляет 20, Хрупкость оценивалась, как отношение радиуса изгиба .УВ, на которомпроисходит его разрушение, к диаметру волокна,5 . П р и м е р 2, Волокно из гомополимера(ПАН) формуют, как указано в примере 1,Волокно имеет прочность 45 р.км. при удлинении 90 ь, Волокно окисляют и карбонизуют, как в примере 1. УВ имеет прочность 28010 кг/ммг, модуль упругости 59100 кг/ммг,хрупкость 34,0,Замечания хрупкости УВ на основе во-локон различных способов формованияприведены в таблице.15 Из данных таблицы видно, что УВ изисходного волокна на основе сополимераакрилонитрила с метилакрилатом органического способа формования, обладает значительно меньшей хрупкостью, чем другие20 виды волокон, хотя исходные волокна полученные различными способами формоаания обладают одними и теми жеэластическими свойствами.Формула изобретения25 Способ получения углеродных волоконпутем окисления волокон на основе и гомоили сополимера акрилонитрила с метилакрилатом и карбонизации при 1500-1700 С,о т л и ч а о щ и й с я тем, что, с цельюЗО повышения прочности углеродных волокон,модуля упругости и эластичности, применяют волокно из гомо- или сополимера акрилонитрила, содержащего 3-50метилакрилата, сформованное по органиче 35 скому методу формования.