Способ получения углеродных волокнистых материалов

И Е ОПИСАНИЗОБРЕТЕНИЯ 1 1 510539 Союз Советских Социалистических Республик(5 22) Заявлено 27,06.73 (21) 1940458/05с присоединением заявки М23) ПриоритетОпубликовано 15.04.76. Бюллетень МДата опубликования описания 09.06.7 ч 2 Государственный комите Совета Министров СССР 53) УДК 661.666(088.8 ро делам изобретении и Открытий(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к получению углеродных волокнистых материалов.Известен способ получения углеродных волокнистых материалов путем терроокислительной обработки при температурах, до 1200 С в условиях пониженного давления в среде инертных газов, содержащих до 5 об.о/о кислорода.Кислород при карбонизации снижает активность выделяющихся летучих продуктов карбонизации по отношению к карбонизуерору волокну. Скорость нагрева при этом составляет 0,3 - 4,0 град/рин, а минимальная длительность термообработки в окислительной среде - 310 рип. Затем графитируют карбонизованный волокнистый материал в инертной среде при 1200 в 30 С, причем процессы карбонизации и графитации не связаны между собой: карбонизованные волокна после охлаждения графитируют, нагревая их от комнатной температуры до 1300 - 3000"С.Углеродные волокнистые материалы, по, чаерые по известному способу, обладают недостаточно высокой прочностью. Неооходпмость создания при терроокислительной обработке волокон пониженного давления и использование специально создаваемой окислительной среды делает способ технологически сложным.Цель изобретения - повышение прочности материалов, а также упрощение технологии.Зта цель достигается тер, что осуществляют террообраоотку углеродных волокнистых материалов в окислительной среде при 600 - 5 1200 С непосредственно перед графптацпей,проводимой прп 600 в 30 С в инертной среде, причем прп терроокислительной обработке скорость нагрева составляет 3000 в 50 град/ /мпп, длительность нагрева О,1 - 0,5 рпн, а О окислительной средой является воздух прпнормальном давлении.Дальнейший нагрев волокна в инертноп среде до максимальных температур начинается с температуры терроокпслптельной обработки.15 При указанных условиях высокая температура терроокпсления пе вызывает значительного снижения веса обрабатываемого волокна, а прочность его существенно увеличивается.Предлагаемый способ террообработкп обе печивает непрерывность процесса термоокислеши при отсутствии специально создаваемой окпслптельной среды и проведения предварительных ооработок углеродного материала.Это увеличивает производительность и сппжа ет стоимость террообработкп.П р и р е р 1. Углеродную ткань, полученную при 300 С с содержанием углерода 95 - 98 вес. %, подвергают термоокислению при температуре 1050 С со скоростью нагрева ЗО 3500 град/рин в течение 0,3 рпн. Дальнейший510539 Прочность обработанного материала, кгс/5 см шириныткани Скорость нагрева термоокисленпя,градчин600 в 12 850 1500 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,2 0,2 0,1 0,1 410 1050 в 20 700 в 14 1000 в 20 1100 в 22 1150 в 24 1200 в 26 900 в 17 Предлагаемый Известный Формула изобретения Составитель Т. Винникова Техред Т. ЗиминаТипография, 5 р. Сапунова, 2 нагрев до 2000=С в инертной среде осуществляют начиная с 1050 С прп непрерьво 5 продвижении ткани в инертной среде через рекционную зону печи известной конструкции.П 1 зочность нитей тканг посе содаодки составляет 2,7 кгс,пить по сравнению с 1,2 кгс, ,нить у необработанной ткани.Толщина ткани до и посе сора откп ран:-а 0,56 мм. Днахетр элементарного волопягканп после тер 5 собработс пе пззеняется и :оставляет 6,6 мкм.П р и м е р 2. Карбонпзсва;.:уо ткьпь с содержанием углерода 9 со подв ргяют термоокислительпой обработке при темперяг;ре 1000 С со ско 1 зостьс нагрева 000 гр 1,:5. в теение 0,1 мип. Гряфптир сют ткнь:р: 1000 - 1200 С ь инертной ср;е. Прдшость :олученпой 5 глерсдпдй; кп: со тазгнет 1300 сгссдб см (цИ 1 п: а:Олд кп ч кнп 5П 1) ИЗер 3. КарбОНИЗОВагпуо тка:ь с содержанием 5 г,ерода 9 д" псдведгают тер.;докислигегьпой обработк при температуре 1200 С со скоростью нагрев 3000 гряддпш в Способ получения углеродных ьолокппстых МатсриЛОВ ПуТЕ:5 ТЕрлООКСЛИТЕЛЬПО 051 аботкп при 600 в 12"С волокнистого мтерн ла с графитацией при 600 - 3000 С в шертной среде, отличаощийся тем, что,течение 0,5 мин. Графитируют ткань в инертной среде при 1200 в 20 С. Прочность полученной углеродпой ткани составляет 143 кгс, 75 см.5 П р и м е р 4, Карбонизованную ткань с содержанием углерода 97 подвергают термоокислительной обработке при температуре 1100 С прп скорости нагрева 3000 градмин з течение 0,3 мин. Графитируют ткань при 10 1100 в 23 С в инертной среде. Прочность полученной углеродной ткани составляет 100 к с/5 С 1ксгери 5 етагьные дансые по прочностиугл сродных волокнистых материалов, полу чепых пзвесным и предлагаемым спосооамн, г риведена в таблице.По да:шым таблицы видно, что процесстермообраооткп по изобретению позволяет голучить углеродные волокнистые материалы, 20 обладающие более высокими прочпостнымихарактеристиками, чем углеродные волокнистые материалы, полученные по известному способу. селью повышения прочности материалоз, а гакже упрощения технологии, термоокислитсльную обработку проводят непосредственно перед графигацией в течение 0,1 - 0,5 мин прп скорости нагрева 3000 - 5000 градхн с исг;ользованпем в качестве окислительной среды 30 воздуха пр: тмосферном дазлении.