Способ получения углеродного волокнистого материала

(11) 43817 Совхоз Советскии Социалистицеских Республик(33) ФРГОпубликовано 30.0.74. Бюллетень28 Государственный комитетСовета Министров СССРоо делам изобретенийи открытии 3) УДК 677.494(088.8) Дата опубликования описания 08. Иностранцы Пампус, Карлханс Зюлин(ФРГ) остранная фирма Байер Аги Лотар Прайс ттфрид 1) Заявител И 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛАИзобретение относится к области получения углеродных волокнистых материалов.Известен способ получения углеродного волокнистого материала из полиакрилонитрильного волокна путем окисления воздухом и 5 карбоцизации в сред: водорода.Однако таким способом не получают значительно тонких волокон.Цель предлагаемого изобретения - получение волокна с уменьшенным сечением, Для 10 этого карбонизацию проводят в среде водорода, содержащей от 0,5 до 20 об. % водяного пара, причем перед карбонизацией волокно пропитывают водой или водным 15 - 64%-ным раствором гидразина при температуре от 0 до 15 50 С и атмосферном давлении.Согласно изобретению, углеродньш волокнистый материал получа от непрерывным способом в две стадии: вначале волокнистый материал, например ленту, состоящую из 3000 - 20 8000 отдельных нескрученпых полиакрилонитрильных волокон тониной 1,5 - 2,4 д/текс, окисляют воздухом при напряжении ца растяжение в течение нескольких часов при 150 - 400 С, затем карбонизуют в течение 3 - 50 час 25 до 400 в 11 С с одновременным травлением волокон водяным паром, содер, ащимся в среде водорода в количестве от 0,5 до 20 об.%,(72) АвторыизобретенияРоланд Вайсбек при этом водяной пар вводят путем непрерывной пропитки ленты перед карбонизацией во. дой или жидкостью, содержащей воду, при температуре от 0 до 50 С и атмосферном давлении с последующим испарением воды при карбонизации, а водород вводят путем непрерывного вдувания.В качестве жидкости, содержащей воду, используют водные растворы веществ, состоящих только из элементов Н, С, И, О, отдаюцие воду в виде водяного пара в процессе кгрбонизации волокнистого материала, Предпочтительно используют водный 15 - 64%-ный раствор гидразина.Полученный таким образом материал имеет равномерно протравленцые волокна с площадью сечения в несколько раз меньшей по сравнению с волокнами, полученными без травления водяным паром.П р и м е р 1. Непрерывную ленту, состоящую из 6000 отдельных полиакрилонитрильпых волокон тониной 1,8 - 1,9 дтекс каждое, окисля от воздухом при 230 С, расход воздуха при этом составляет 50 нл воздуха/час, затем ленту пропитывают водой комнатной температуры и карбонизуют до 1050 С в среде, состоящей из водорода и водяного пара, при этом расход водорода составляет 100 нл Н 2/час, а3образующей водяной пар,П р и м ер 3. Непрерывную ленту, состоящую из 5000 отдельных полиакрилонитрильных волокон тониной 1,5 - 1,6 дтекс каждое, обрабатывают согласно примеру 2 с тем отличием, что ленту перед карбонизацией пропитывают водным раствором уксусной кислоты в молекулярном соотношении Й 20:СНзСООН= =1: 1 при комнатной температуре, при этом расход пропитывающего раствора составляет 3,3 мл/час. расход воды,2,4 мл/час.Полученный материал имеет следующиесвойства.Содержание углерода, % 97Средняя площадь сеченияволокна, см 20 10-Удельное электросопротивление,ом см 17 10-4Предел прочности на разрыв,кгс/см 1 5.10Модуль жесткости, кгс/см 2,4 10Для сравнения приведены свойства материала, полученного согласно примеру 1, но безвведения водяного пара.Содержание углерода, % 97Средняя площадь сеченияволокна, см 60 10-Удельное электросопротивление,ом см 18 10-4Предел прочности на разрыв,кгс/см 1,4 104Модуль жесткости, кгс/см 2,3 10П р и м е р 2. Непрерывную ленту, состоящую из 3000 отдельных полиакрилонитрильныхволокон тониной 2,4 дтекс каждое, обрабатывают согласно примеру 1 с тем отличием, чтоокисление проводят при 250 С, перед карбонизацией пропитывают водным 80%-ным раствором гидразина комнатной температуры, приэтом расход раствора гидразина составляет1,9 мл/час, температуру карбонизации сокращают наполовину.Полученный материал имеет следующиесвойства.Содержание углерода, % 96,5Средняя площадь сеченияволокна, см 45 10-8Удельное электросопротивление,ом см 20 10-4Предел прочности на разрыв,кгс/см 1,3 104Модуль жесткости, кгс/см 2,7 10Для сравнения приведены свойства материала, полученного согласно примеру 2, но безвведения водяного пара,Содержание углерода, % 96Средняя площадь сеченияволокна, см 80 10-Удельное электросоиротиглепие,ом см 19 10-4Предел прочности на разрыв,кгс/см 1,4, 104Модуль жесткости, кгс/см 2,4 10438171 15 98 35 Предмет изобретения1. Способ получения углеродного волокнистого материала из полиакрилонитрильного 55 волокна путем окисления воздухом и карбонизации в среде водорода, отличающийся тем, что, с целью получения волокна с уменьшенным сечением, карбонизацию проводят в среде водорода, содержащей от 0,5 до 20 об.% 60 водяного пара.2. Способ по п, 1, отличающийся тем,что перед карбонизацией волокно пропитывают водой или водным 15 - 64%-ным раствором гидразина при температуре от 0 до 50 С и 65 атмосферном давлении. Полученный материал имеет следующиесвойства,Содержание углерода, % 98Средняя площадь сечения5 волокна, см 28 10-Удельное электросопротивление,ом см 14 10-4Предел прочности на разрыв,кгс/см ,910410 Модуль жесткости, кгс/см 2,9 10Для сравнения приведены свойства материала, полученного согласно примеру 3, нобез введения водяного пара,Содержание углерода, % 97Средняя площадь сеченияволокна, см 46 10-8Удельное электросопротивление,ом см 16 10-Предел прочности на разрыв,го кгс/см 1,9 104Модуль жесткости, кгс/см 2,7 10П р и м е р 4. Непрерывную ленту, состоящую из 8000 отдельных полиакрилонитрильных волокон тониной 2 дтекс каждое, обрабатывают согласно примеру 2, с тем отличием,что при карбонизации вдувают смесь водорода и водяного пара, при этом расход водорода составляет 100 нл Н 2/час, а водяного пара10 нл Н,О/час.ЗО Полученный материал имеет следующиесвойства.Содержание углерода, %Средняя площадь сеченияволокна, см 15 10-Удельное электросопротивление,ом см 13 10-Предел прочности на разрыв,кгс/см 2,0 104Модуль жесткости, кгс/см 3,1 1040 Для сравнения приведены свойства материала, полученного согласно примеру 4, нобез введения водяного пара.Содержание углерода, % 97Средняя площадь сечения45 волокна, см 2 66 1 О-Удельное электросопротивление,ом см 17 10-Предел прочности на разрыв,кгс/см 1 6,10450 Модуль жесткости, кгс/см 2,5 10