Способ получения углеволокнистых материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) П ) 9/1 51)5 О ГОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО ССС (ГОСПАТЕНТ СССР АТЕНТНОЕ ЕТЕ е обьединени рова, В.М. Бон, Конкин ГЛЕВОЛОКН ИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Н аучно-и ро из водстве(56) Патент США М 31071кл, 23-2092, 1960,(54)СПОСОБПОЛУЧЕНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к получению углеволокнистых материалов на основе гидратцеллюлозных волокон методом ускоренной карбонизации,Целью изобретения является сокращение длительности процесса карбонизации гидратцеллюлозных волокон и повышение производительности оборудования при сохранении высоких механических свойств волокна,Поставленная цель достигается тем, что в способе получения углеволокнистых материалов на основе целлюлоэных и гидратцеллюлозных волокон путем их карбонизации до температуры 1000-1500 С в присутствии катализаторов, в процессе карбонизации нагревание материала от 200 до 3500 С осуществляют со скоростью 1 - 5 град/мин с по,следующим окислением в течение 30-60 с и воздействием теплового удара при температуре 1000-1500 С в течение 30 смин, Окисление волокна проводят путем обработки его газообразным окислителем, например воздухом,Процесс на стадии от 20 до 300-350 С можно проводить в присутствии кислорода 835436 А 1 2(57) Сущность изобретения: способ получения углеволокнистых материалов на основе целлюлозных и гидратцеллюлозных волокон включает карбониэацию до 1000 - 1500 С в присутствии катализаторов, В процессе карбонизации нагревание материала от 200 до 350 С осуществляют со скоростью 1-5 град/мин, после чего материал окисляют и подвергают тепловому удару при температуре 1000-1500 С. Окисление волокна проводят путем обработки его газообразным окислителем, например воздухом. Исходный материал применяют в виде нитей и ткани, 1 э.п.ф-лы,а % воздуха, в парах продуктов разложения целлюлозы, в парах соединений типа кислот Люиса, в инертных газах, углеводородах, угольном порошке, Обработка при 1000- 1500 С проводится в инертных газах; углеводородах, угольном порошке.В качестве окислителя можно применять разлийные газообразные вещества (кислород, озон, галоиды, двуокись азота и др.).Карбонизацию можно проводить по непрерывному и периодическим способам с вытяжкой и без вытяжки карбониэувюого волокнистого материала,Волокнистый материал можно применять в любой текстильной форме лента, ткани, жгуты, холсты).П р и м е р 1. Вискозное кордное волокно ЬВ-м,45, содержащее в качестве добавок соединения Р и 51, карбонизуют в двухсекционной печи непрерывного действия. В первой секции волокно нагревают от 200 до 300-350 С со скоростью 1-5 град/мин, затем выводят на воздух не менее. чем за 30-60 с, после чего вводят во вторую секцию с температурой 1000 С, где волокно обраба1835436 Составитель В, ЧистяковаРедактор Т. Мельникова .Техред М,Моргентал Корректор Л. Пилипенко Заказ 2977 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 тывают от 30 с до 20 мин. В печь подается инертный гаэ (Йг, Аг), Получают углеродное волокно с прочностью 75 - 80 кг/мм .гП р и м е р 2. Условия опыта, как в примере 1, но волокно при карбонизации подвергается вытяжке. Получают углерогд. ное волокно с прочностью 110 - 120 кг/мм .П р и м е р 3, Ткань из вискозного кордного волокна М-м,45, содержащую Р и Я 1, карбониэуют, как в примере 2. Получают углеродную ткань с прочностью углеродного волокна 90 - 110 кг/мм .гП р и м е р 4. Условия опыта, как в примере 1, но карбониэацию проводят по периодическому способу, Продолжительность процесса 2.5 ч, Получают углеродное волокно с прочностью 60 - 70 кг/мм .П р и м е р 5. Условия опыта, как в примере 4, но карбонизацию проводят по режиму(см. патент США М 3107152); с 20 до 300 С волокно нагревают со скоростью 1 град/мин и с ЗОО до 1000 С - 2 град/мин. УВ имеет прочность 65 кг/мм,гП р и м е р 2, Условия опыта, как в примере 1, но во второй секции темпераура 1500 С. УВ имеет прочность 80-90 кг/мм .Углеродное волокно, полученное предлагаемым способом, по своим свойствам не уступает углеродному волокну, получаемому известным способом (патент США М 3107152), что и показано в примерах. Выход составляет 28 - 32/О, прочность 70-120 кг/мм . Преимуществом данного способа по сравнению с известным является возможность значительно сократить процесс получения углеродных волокнистых материалов, повысить производительность оборудования и без затруднений осуществить процесс по непрерывной схеме. Кроме того, введение волокна после низкотемпературной обработки (300 - 350 С) в окислительную атмосферу дает возможность установить вытяжные устройства вне зоны нагрева, что позволяет относительно просто решить за дачу по применению регулируемых вытяжеки усадок на разных стадиях карбонизации.Продолжительность процесса карбониэации заявляемого способа составляет 25- 140 мин.10 Сократить процесс оказалось возможным эа счет медленного нагрева карбонизуемого.волокна со скоростью 1 - 5 град/мин только в довольно узком температурном интервале. а именно 200 - 300 С, 15 т.е, в той области температур, где проходитдегидратация молекулы целлюлозы, а также за счет получения при окислении дегидратированного волокна термостойкого полимера, выдерживающего тепловой удар, 20Формула изобретения 1,Способ получения углеволокнистыхматериалов на основе целлюлозных и гидратцеллюлозных волокон путем их карбониза ции до температуры 1000 - 1500 С вприсутствии катализаторов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью сокращения длительности процесса карбониэации и повышения производительности оборудования ЗО при сохранении высоких механическихсвойств волокна, в процессе карбонизации нагревание материала с 200 до 350 С осуществляют со скоростью 1 - 5 град/мин с последующим окислением в течение 30 - 60 с и 35 воздействием теплового удара при те 1 чпературе 1000 - 1900 С в течение 30 с - 20 мин.2,Способ по п,1. о т л и ч а ю щ и й с ятем, что окисление волокна проводят путем обработки его газообразным окислителем, 40 например воздухом.