Способ получения углеродных волокнистых материалов

)5 О 01 Г 9/22 ЕДОМСТВО СССР ОСПАТЕНТ СССР) ТЕНИ(54) СПО ВОЛОКН (57) Сущ материал акрилони температ 15-60 ми воздухом инертной бъединени нова, Л,Г.ШекинМ. 1266333,оэффекта до 188 С ается способа получевысокомодульных угле- УМ) на основе волокон лимеров акрилонитриИзобретение ка ния высокопрочных родных материалов из полимеров и соп ла, вв ГО 6 УДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНГНОЕ ОПИСА- ИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Патент Великобританиикл, С 1 А, 1972,Патент Франции К. 2069071, кл, С 01 В,1971,Патент Франции М 2076203, кл, С 01 В,1970,Патент Великобритании М 1196599,кл. В 5 В, 1970. Цель изобретения - улучшение технологичности процесса получения и повышениефизико-механических свойств углеволокнистых материалов,Цель достигается тем, что перед окислением прогревать волокно при снижениитемпературы от 180 - 230 С до 150 - 190 С15 - 60 мин. Затем проводят окисление воздухом при 190 - 300 С и карбонизацию винертной среде при 1100-1800 С.При прогреве ПАН-волокон при постоянной температуре ниже начала экзоэффекта происходит сдвиг экзоэффекта в областьболее низких температур, Из них следует,что при прогреве ПАН-волокна на воздухепри температуре заведомо более низкой(например 200 С), чем температура начала" экзоэффекта исходного волокна (например СОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ ИСТЫХ МАТЕРИАЛОВность изобретения: волокнистый на основе полимера и сополимера трила выдерживают при снижении уры от 180 - 230 С до 150 -190 С н, Затем подвергают окислению при 190 - 300 С и карбонизуют в среде при 1100 - 1800 С, 1 табл. 225"С), наблюдается снижение экзу прогретых волокон (напримерпри прогреве в течение 10 ч,Изобретение позволяет снизить экзоэффект на 25 - 40 С и тем самым проводить окисление ПАН-волокон в более выгодных температурных условиях с получением при последующей карбонизации высокопрочных высокомодульных УМ. Это особенно важно приодновременном окислении большой массы ПАН-волокна.Способ иллюстрируется следующими примерами и таблицей,П р и м е р 1 (сравнительный). Волокно на основе сополимера акрилонитрила и метилакрилата, сформованное в воднодиметилформамидную ванну, Им, температура начала экзоэффекта которого равняется 226 С, наматывают на рамку и помещают в печь окисления при температуре на 10 С ниже температуры начала экзоэффекта исходйого волокна (т,е, 215 С). Затем температуру печи поднимают до1816820 ВМ и/и Свойс а уВ Режим окисления модульЮнгакг/мм плотность,г/см прочность кг/мм диаметр. мк18,000 18,000 1,600 170 7,4 Подъем температуры от 215 до270 втечение 5 ч /пример 1/Снижение температуры печи от223 до 190 С за 0,5 ч и подъем до270 С за 5 ч /пример 2/Снижение температуры печи от223 до 190 С за 60 мин и подъемдо 270 С за 5 ч /пример 3/Снижение температуры печи от223 до 190 С за 60 мин, подъемдо 230 С за 60 мин и выдерживание при этой температуре 6 ч /п име 4/ 1,606 260 6,38 20,000 1 670 270 6,40 20,000 280 6,2 270"С за 5 часов. Окисленное волокно черного цвета, мягкое, эластичное, не горит, После карбонизации при 1100 С в течение 15 мин получают углеуодное волокно с прочностью 170 кг/мм и модулем Юнга 18000 кг/мм .П р и м е р 2. Волокно на основе сополимера акрилонитрила и метилакрилата, сформовайное в воднодиметилформамидную ванну, Мм-ЗО, температура начала экзоэффекта которого равняется 226 С, наматывают на рамку и помещают в печь окисления с температурой 223 С, после чего температуру снижают до 190 С в течение 30 мин, Температура начала экзоэффекта прогретого волокна составляет 195 С. Далее волокно окисляют на воздухе при равномерном подъеме температуры от 190 до 270 С в течение 5 ч. Окисленное волокно черного цвега, мягкое, эластичное и не горит, Волокно карбонизуют в инертной атмосфере при температуре 1100 С в течение 15 мин, Получено углеродное волокно с прочностью 260 кг/мм,и модулем ЮнгаП р и м е р 3. Исходное волокно и все операции, аналогичные примеру 1, кроме того, что снижение температуры от 223 до 190 осуществляют в течение 60 мин. Температура йачала экзоэффекта волокна после прогрева - 190 С. После карбонизаии волокно имеет прочность 270 С кг/мм и модуль Юнга 20,000 кг/мм 2,П р и м е р 4, Волокно на основе сополимера акрилонитрила и метилакрилата (воднодиметилформамидного способа формования) наматывают на рамку, помещают в печь с температурой 223 С и прогревают по следующему режиму: снижение температуры до 190 С в течение 60 мин, подъем до230 в течение 60 мин и выдерживание приэтой температуре в течение 6 ч. Полученноеокисленное волокно черного цвета, мягкое,5 эластичное и не горит, После карбонизациипри 1100 С в течение 15 мин получают угле, родное волокно с прочностью 280 кг/мм имодулем Юнга 20,000 кг/мм,П р и м е р 5. Ленту шириной 200 мм из"0 сополимера акрилонитрила и метилакрилата непрерывно пропускают через печь окисления с четырьмя зонами, На входе первойэоны температуру поддерживают 220 путемподачи горячего воздуха: Во второй зоне тем 15 пературу снижают до 1800. Время прохождения черези П зону 40 мин,затем ленту втечение 5 ч пропускают в П 1 и И зоны, вкоторых температуру равномерно поднимают от 180 до 270" С. Полученную окис 20 ленную ленту подвергают карбонизации винертной атмосфере при температуре1800 С, Углеродное волокно имеет прочность280 кг/мм и модуль Юнга 26,000 кг/мм,Свойства волокон, полученных по пред 25 лагаемому способу, представлены в таблице.Формула изобретения,Способ получения углеродных волокнистых материалов на основе полимеров и со 30 полимеров акрилонитрила путем окислениявоздухом при 190-300 С и последующейкарбонизации в инертной атмосфере при100-1800 С, отл ич а ю щи й с ятем, что,с целью повышения прочности и модуля уп- .35 ругости волокна, а также улучшения технологичности процесса, волокно передокислением выдерживают при снижениитемпературы от 180 - 230 до 150-190 С в течение 15-60 мин,401816820 Продолжение таблицы СоставительТехред М.Моргента Реда кто орректор С,Шекмарри ГКНТ С оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,Заказ 1710 ВНИИПИ Госуд Тираж арственного комитета по 113035, Москва, Ж