Способ получения углеродной ткани

Союз Соаетских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(и) 607855 к авт. свид-ву ополиитель 22) Заяв 19,07.76 (21) 2056/235) М. 01 Г 9/16 01 В 31/04 рисоединением заявки Ил дарствоннва номнтетвта Мнннстроо СССРделам нзобретоннйн открытнй,05,78,5 ю ания описа летен 088.8(71)Заявите 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОЦНО АНИ Изобретение относится к технологии изготовления углеродных волокнистых материалов, применяемых для армирования пластмасс, в частности к способам повышенияармируюшей способности лент, и может бытьиспользовано в электротехнической и хими-ческой промышленности при изготовленииуглеродныхволокнистых наполнителей.Известен способ изготовления тканыхуглеродных материалов, применяемых дляармирования углепластиков,Известный способ .состоит в том, чтоисходную ткань подвергают тррмообработкедо температуры 1000-3000 С, а затем сцелью повышения ее армирукхцей способности проводят вискеризацию поверкности ткани путем выращивания на ней углеродныхили карбидных "усов,Недостатком известного способа является сложность и длительность процесса изготовления ткани с достаточным количеством ворса на поверхности и требуемой армирующей способностью,Известен также способ изготовления углеродной ткани, содержащий карбониэацию и графитацию ткани с ворсом - начесом прямым пропусканием тока перпендикулярно ее.плоскости. В известном способе термообработке подвергают ткань на основе целлюлозного волокна, предварительно подвергнутуюначесу поверхности для образования ворса,пропитанную раствором катализатора и высушенную в течение 1-4 час до минимального содержания растворителя, Полученная1 Е графитированная ткань с ворсованной поверхностью применяется в качестве электрохимических электродов и наполнителя для ком-позиционных материалов,Недостатком данного способа являетсята необходимость в длительной предварительной обработке, в частности, сушке, связанной с большим влагосодержанием пропитанного ворсового слоя и трудностно эвакуациииз него растворителя, Кроме того, в пройф цессе технологической обработки тканиворс - начес на ней подвергается многократным деформациям и частично разрушается, что снижает качество ткани.Целью изобретения является интенсифиИ кация процесса, повышение равномерностиструктуры ворса и прочности углероднойткани.Это достигается тем, что ткань на основе вискозного волокна пропитывают раствором катализатора, сушат пропитанную ткань,подвергают термообработке (карбониэациии графитации) и затем производят ворсование поверхности термообработанной (графитированной) ткани,Борсование поверхности ткани после ее 1 Отермообработки до конечной температуры(графитации) позволяет значительно сократить время ее сушки после пропитки катализатором, так как ткани с гладкой поверхностью высыхают в 1,5-2,0 раза быстрееаналогичных тканей с ворсом, Кроме того,в предлагаемом способе выполненный ворсне подвергается никаким вредным воздействиям до начала эксплуатации ткани, недеформируегся и не полегает. Ввиду болЬ 20шого модуля упругости углеродных волокон,по сравнению с модулем вискозного волокна, ворс имеет болыдий угол подъема, более равномерную структуру и высоту,25В предлагаемом способе высокотемпера"турную обработку ткани, включая графитацию, можно осуществлять по непрерывнойсхеме с прямым пропусканием тока вдольткани, что и 10-20 раз увеличивает производительность процесса,Полученные по предлагаемому способуткани ке ухудшают своей разрывной прочности после ворсования в такой мере, какполученные по известному способу,В отдельных случаях разрывная прочность углеродной ткани по основе после ворсованияповерхности даже возрастает, что можнообъяснить уменьшением извитости основыпри разрыхлении утка и снятии внутреннихнапряжений.Для получения углеродной ткани в условиях предлагаемого способа применимылюбые, используемые в технике катализаторы, например, (ИН) АИРО, (МН) НРОН РО,НС 1,(ИН) С(:) а также их смеси.Из состава катализаторов, кроме ЯБСс,наиболее эффективной является смесьфЕ)НР 0 ЖК 2)СОгде компоНенты взя 50ты в соотношении 4:1,Опытную проверку прошли водные растворы катализаторов, хотя можно использовать в качесгве растворителей ацетон, этиловый спирт, эфиры.Наилучший эффект достигается при введении катализаторов из насыщенных при нормальной температуре растворов, хотя возможно получение ткани и при пропиткеее растворами с концентрацией 25-200 г/л.Эффект присутствия катализаторов проявляется при привесах соли после сушки от0,5-1,0 вес. %. Однако технологическиоправданным является введение в ткань избытка катализатора. Наилучшие результатыпри термообработке ткани достигаются впредлагаемом способе при привесах катали.затора 20-35 %,П р и м е р, Вискозную ткань саржевого переплетения, изготовленную по основеиз кордных нитей5,45, а по утку иэштаспельных нитей 40/2 пропитывают при20 С в насыщенном растворе химическичистого хлористого аммония в дистиллированной воде непрерывйым,протягиванием ткани через ванну с раствором. Время 11 ребывания ткани в ванне 10 мин, После свобод ного стекания раствора с вертикально перемещаемой ткани она высушивается в сушилкенепрерывного действия при температуре140 -20 С. Сушильным агентом служит на+ огретый в электрокалорифере воздух. Время,необходимое для высушивания до влажностине более 6 вес. % составляет 30 мин,Пропитанную хлористым аммонием ткань после сушки подвергают термообработке (карбонизации и графитации) общей продолжителоьностью около 2 мин до температуры 2600 С в печи непрерывного действия с щелевым нагревателем,Термообработка ткани различна. В одном случае нагрев ткани проводят в среде азота со скоростью 1300-1500 град/мин, до конечной температуры. Полученная ткань имеет некоторый сажистый йалет на поверхносги, Во втором случае нагрев ткани до температуры 300 С осуществляют на воздухе в течение 0,8-1,0 мин, после чего нагревают до 2600 С в среде азота. Скорость нагрева на воздухе составляет 290- 320 град/мин, в азоте - 2500-2600 град/мин, Полученная ткань имеет чистую поверхность серебристого цвета . Графитированную ткань помещают на, питающий барабан и закрепляют в протяжном механизме, В процессе перемотки ткани к ее верхней поверхности подводят вращающиеся цилиндрические щетки, Скорость вращения щетки составляет25 об/сек, Скорость перемещения ткани относительно щетки равна 25 м/час, После прохождения щетки на поверхности тканиполучается ворс длиной 3-4 мм, а прочность полоски ткани шириной 5 см до ворсова-.ния и после ворсования составляет 6,6 кг и 6,05 кг соответственно.607855 10 Настоящий способ Характеристики Известный способ Время: сушки пропитаннойкатализатором ткани 60-70 мин 30 мин Прочность полоски тканишириной 5 мм ( с ворсом)после графитации 2,7-3,8 кг 6,05 кг Состав ворса Извитый, разной длины,с участками плотногоприлегания к основе Прямой, равной длины,раномерного распределения Общее время процесса 9,5-13,5 час 40-50 мин Составитель Т. Ильинская Редактор М. Рогова Техред А. Алатырев КорректорЛ. НеболаЗаказ 2748/17 Тираж 574 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5При обработке на том же оборудовании такой же ткани с предварительно выполненным ворсом время, необходимое для высу-. шивання пропитанной ткани до содержания влаги 6 вес. 7 о, составляет 60-70 мин.После графитации ворс имеет извитую структуру, длина ворса колеблется от 0,5 до 5 мм при наличии участков плотного прилегания сго к основе. Прочность полоски ткани шириной 5 см после графитации составляет 2,7-3,8 кг,формула изобретения Способ получения углеродной ткани из ткани на основе вискозного волокна, вклю чающий ворсование поверхносги ткани, пропитку ткани раствором катализатора, сушку В таблице представлены сравнительные данные, характеризующие известный и предлагаемый способы. Как видно из таблицы предлагаемый способ получения углеродной ткани с ворсованной поверхностью позволяет более чем в два раза сократить время ее изготовления и улучшить качесгво, Ворсование ткани может быть выполнено и при более низких конечных температурах обработки ткани. пропитанной ткани и последующую термообработку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса, поЗ вышения равномерности структуры ворса ипрочности углеродной ткани, ворсование производят после термообработки,