DE2016445C - Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff- oder Graphitfasern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff- oder GraphitfasernInfo
- Publication number
- DE2016445C DE2016445C DE19702016445 DE2016445A DE2016445C DE 2016445 C DE2016445 C DE 2016445C DE 19702016445 DE19702016445 DE 19702016445 DE 2016445 A DE2016445 A DE 2016445A DE 2016445 C DE2016445 C DE 2016445C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fibers
- solution
- carbon
- heating
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims description 46
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 23
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 16
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 11
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000007363 ring formation reaction Methods 0.000 claims description 6
- CFBYEGUGFPZCNF-UHFFFAOYSA-N 2-nitroanisole Chemical compound COC1=CC=CC=C1[N+]([O-])=O CFBYEGUGFPZCNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 125000002560 nitrile group Chemical group 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 4
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 4
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 3
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 229910021627 Tin(IV) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- LTSUHJWLSNQKIP-UHFFFAOYSA-J tin(iv) bromide Chemical compound Br[Sn](Br)(Br)Br LTSUHJWLSNQKIP-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 2
- KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloro-2,2-bis(chloromethyl)propane Chemical compound ClCC(CCl)(CCl)CCl KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910021626 Tin(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910021623 Tin(IV) bromide Inorganic materials 0.000 claims 1
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N boron trifluoride Chemical compound FB(F)F WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 claims 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 claims 1
- PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K indium(iii) chloride Chemical compound Cl[In](Cl)Cl PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims 1
- 235000011150 stannous chloride Nutrition 0.000 claims 1
- AXZWODMDQAVCJE-UHFFFAOYSA-L tin(II) chloride (anhydrous) Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Sn+2] AXZWODMDQAVCJE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKZQKPRCPNGNFR-UHFFFAOYSA-N 2-(3-hydroxyphenyl)phenol Chemical compound OC1=CC=CC(C=2C(=CC=CC=2)O)=C1 XKZQKPRCPNGNFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQLQDKBJAIILIQ-UHFFFAOYSA-N Dibutyl terephthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=C(C(=O)OCCCC)C=C1 LQLQDKBJAIILIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical class CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- -1 compound phthalate Chemical class 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000011328 necessary treatment Methods 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Description
35 Dimethylformamid-Komplexe in Nitrobenzol, Nitro-
toluol oder Diphenoläther gelöst. Ein Nachteil des
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eine Stabilisierung des Acrylnitrilmaterials bewirken-
von Kohlenstoff- oder Graphitfasern aus faserförmi- den Verfahrens ist die begrenzte Beständigkeit ucr
gen Polyacrylnitril- oder Polyacrylnitrilmischpoly- Komplexe, die unter Einwirkung vor. Feuchtigkeit
meren durch Erhitzen des Acrylnitrilfasermaterials in 40 hydrolysieren und ihre Wirksamkeit verlieren, so daß
einer die Cyclisierung seitenständiger Nitrilgruppen besondere Vorkehrungen für die Herstellung der
fördernden Lösung und daran anschließend in einer Komplexe und die Behandlung des Fasermaterials
oxydierende Gase enthaltenden Atmosphäre auf jine in der Lösung zu treffen sind.
Temperatur zwischen 200 und 300GC und in einer Zur Verbesserung von Festigkeit und Steifigkeit
inerten oder reduzierenden Atmosphäre auf etwa 45 von carbonisieren Fasern ist ta weiter bekannt, die
10000C und gegebenenfalls weiteres Erhitzen auf Fasern bei erhöhter Temperatur durch Zugspannungen
etwa 250O0C. parallel zur Faserachse zu recken. Nach der britischen
Zu-· Herstellung von Kohlenstoff- oder Graphit- Patentschrift 1 148 872 ist es bekannt, Fasern aus
fasern werden geeignete faserförmige Kunststoffe, Polyacrylnitril in einer nichtoxydierenden Atmosphäre
insbesondere Polyacrylnitrilfasermaterial in inerter 50 auf wenigstens 1000°C zu erhitzen und gleichzeitig
oder auch reduzierender Atmosphäre auf eine Tem- Zugspannungen von der Größe anzulegen, daß die
peratur bis etwa 10000C und dann gegebenenfalls zur Endlänge der Faser größer als die Ausgangslänge ist.
Umwandlung des Kohlenstoffs in Graphit ebenfalls Nach der USA.-Patentschrift 3 454 362 ist es bekannt,
in einer inerten Atmosphäre bis auf eine Temperatur Kohlenstoff- oder Graphitfasern bei Temperaturen
um 2500° C erhitzt. Dabei wird — besonders im 55 oberhalb der Fließtemperatur longitudinal Zug-Temperaturbereich
zwischen 200 und 500° C — der spannungen auszusetzen und die Fasern um min-Kunststoff
teilweise depolymerisiert, wodurch der destens 1 °/0 zu recken.
Kohlenstoffgehalt und vor allem die Festigkeit der Nach der deutschen Offenlegungsschrift 1 929 849
Fasern abnehmen. Aus der USA.-Patentschrift2697028 ist eine Weiterentwicklung vorgeschlagen worden,
ist es bekannt, die Kohlenstoffausbeute und damit 60 nach der Polyacrylnitrilfasermaterial vor der Erhitzung
auch die Festigkeit der Fasern durch eine der Carboni- unter gleichzeitiger Anlegung einer Zugspannung mit
sierung vorausgehende Behandlung der Kunststoff- Lewis-Säuren, wie Zinntetrachlorid, Titantetrachlorid
faser.i in Luft bei Temperaturen zwischen 200 und oder Schwefeltrioxid, behandelt wird. Durch die
3000C oder durch Zusätze von Depolymerisations- Vorbehandiung wird eine weitgehende Cyclisierung
inhibitoren, wie Ammoniak, Schwefeldioxid oder 65 von seitenständigen Nitrilgruppen erreicht, wodurch
Methylamin, zu erhöhen. Die trzielte Festigkeits- exotherme Reaktionen in der sich anschließenden
Steigerung reicht jedoch für zahlreiche Anwendungen Oxydationsstufe vermieden werden,
nicht aus. So sind besonders für Kohlenstoff- und Das Recken der teilweise oder vollständig carbo-
nisierten Fasern bei Temperaturen >200°C bewirkt Produktionsunlerbrechungen vermieden werden. Ein
«ine weitgehende Ausrichtung der Moleküle in Rieh- weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß erfin-
lung der Faserachse und als Folge der Vorzugs- dungsgemäß behandelte Fasern in sehr kurzer Zeit
Orientierung eine beträchtliche Zunahme von Festig- karbonisiert und graphitiert werden können,
lceit und Elastizitätsmodul. Zum Recken der Fasern 5 Das erfindungsgemäße Verfahren wird in den
bei höheren Temperaturen sind aufwendige Vor- folgenden Beispielen näher beschrieben:
richtungen erforderlich, und unvermeidbare Faser- . .
brüche bedingen längere Produktionsunterbrechungen. Beispiel 1
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ¥2
>ern aus einem Polyacrylnitril-Mischpolymeren,
Nachteile von Reckverfahren bei höheren Tempe- 10 dessen Polyacrylnitrilgehalt etwa 95% betrug, wurden
raturen zu vermeiden und Kohlenstoff- oder Graphit- naß auf das Fünffache der ursprünglichen Länge
fasern mit hoher Festigkeit ohne Recken von teilweise gereckt. Die Reißfestigkeit der gereckten Fasern
oder vollständig carbonisierten Fasern herzustellen. betrug 4 p/den. Die Fasern wurden bei einer Tem-
Die Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Ver- peraiur von 1200C getrocknet und dann über Rollen
fahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das 15 durch einen Trog gezogen, der eine l,5o/oige Lösung
wenigstens ai'f das Fünffache der Ausgangslänge ge- von PbCl4 · 2-Di-n-butylterephthalat in Di-n-bu'.yl-
reckle Acrylnitrilfasermaterial in einer Lösung von terephthalat enthielt. Die Badtemperatur betrug
o-Nitroanisol-, Di-n-butylterephthalat- oJer Okta- 2(X)0C. die Verweilzeit der Faser', etwa 30 Minuten.
dekylfc-.izoat-Komplexen des Titantetrachlorids, Blei- Die Fasern wurden dann über Quetschwalzen ab-
tetrachlorids, Zinntetrachlorids oder Zinntetrabromids 20 gezogen und zum Auswaschen der Di-n-butyltere-
in den jeweils als Komplexbildner wirkenden Verbin- phthalatlösung in einen zweiten, mit Azeton gefüllten
düngen o-Nitroanisol, Di-n-butylterephthalat oder Trog geleitet. Anschließend wurden die Fasern in
i-Oktadekyioenzoat als Lösungsmittel auf eine Tem- einem dritten, nit Wasser gefüllten Trog gewaschen
peratur zwischen 180 und 2300C erhitzt wird und das und dann in einem Röhrentrockner bei etwa 120" C
anschließende Erhitzen bei Temperaturen über 200uC 25 getrocknet,
ohne Reckspannungen durchgeführt wird. Die getrockneten Fasern wurden einer Oxidations-
Die Erfindu· g beruht iuf der Erkenntnis, daß die behandlung unterzogen und hierzu in einem Röhren-
in dem Acrylnitrilfasermate'-al ursprünglich vor- ofen mit einem Temperaturgradienten von 100°C/
handene Molekulorientiemng während der Erhitzung Std. in einem Luftstrom auf 3000C erhitzt. Hiera-if
der Fasern erhalten bleibt, wer.r vor der zum Carbo- 30 wurden die oxidierten Fasern in einem Stickstoffstrom
nisieren notwendigen Behandlung in oxydierender durch einen zweiten Ofen gezogen, dessen Temperatur-
und anschließend in inerter oder reduzierender Atmo- profil so beschaffen ist, daß im Tempriraturberechi
sphäre in der Faser kondensierte Ringsysteme gebildet zwischen 300 und 10000C eine Temperatursteigerung
werden. von etwa 2000°C/Std. erreicht wird. Anschließend
Durch die erfindungsgemäße Verwendung von 35 wurden die Fasern ebenfalls lu einer Stickstoffatmo-Lösungsmitteln,
die gleichzeitig Komplexbildner sind, sphäre auf 17000C erhitzt, wobei der Tcmperaturentfällt
eine gesonderte Herstellung vc.i Katalysator- gradient etwa 5000°C/Min. betrug,
komplexverbindungen, da sich die Komplexe direkt Die Fasern hatten nach der Temperaturbehandlung bei der Zugabe der Katalysatoren im Lösungsmittel folgende mechanische Eigenschaften:
bilden. Es erübrigen sich ebenfalls besondere Maß- 40 özb — 2,1 ■ 104 kp/cm2
nahmen zur Verhinderung der Hydrolyse der Korn- E — 2,00 · 10' kp/cm2
plexverbindungen und die Cyclisierungsbehandlung . .
kann unter normalen atmosphärischen Bedingungen b e 1 s ρ 1 e l
erfolgen. Die erfindungsgemäß verwendeten Lösungs- Trockengereckte Fasern aus einem Polyacrylnitrilmittel bewirken darüber hinaus, vermutlich durch An- 45 Mischpolymeren mit etwa 95°/r Polyacrylnitril mit quellen der Polyacrylnitrilfasern, eine beträchtliche einem Reckverhältnis von 1 : t und einer Reißfestigkeit Beschleunigung der Diffusionsgeschwindigkeit des von 7 p/den wurden in einer Lösung von 1 % einer Katalysators in der Faser, wodurch sehr kurze Be- Komplexverbindung von SnBr4 und i-Oktadecylhandlungszeiten und eine gleichmäßige Cyclisierung benzoat in i-Oktadecylbenzoat bei einer Temperatur über den gesamten Faserquerschnitt erreicht werden. 50 von 1900C 60 Min. behandelt. Die Fasern wurden Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete dann wie im Beispiel 1 gewaschen, oxydiert und kar-Lösung sollen mindestens 0,8 Gewichtsprozent der bor.isiert. Die Fasern hatten nach der Temperatur-Katalysator-Komplexverbindung, vorzugsweise 1,0 bis behandlung folgende mechanische Eigenschaften:
1,5 Gewichtsprozent, enthalten. 6zb — 2,6 · 104 kp/cm2
komplexverbindungen, da sich die Komplexe direkt Die Fasern hatten nach der Temperaturbehandlung bei der Zugabe der Katalysatoren im Lösungsmittel folgende mechanische Eigenschaften:
bilden. Es erübrigen sich ebenfalls besondere Maß- 40 özb — 2,1 ■ 104 kp/cm2
nahmen zur Verhinderung der Hydrolyse der Korn- E — 2,00 · 10' kp/cm2
plexverbindungen und die Cyclisierungsbehandlung . .
kann unter normalen atmosphärischen Bedingungen b e 1 s ρ 1 e l
erfolgen. Die erfindungsgemäß verwendeten Lösungs- Trockengereckte Fasern aus einem Polyacrylnitrilmittel bewirken darüber hinaus, vermutlich durch An- 45 Mischpolymeren mit etwa 95°/r Polyacrylnitril mit quellen der Polyacrylnitrilfasern, eine beträchtliche einem Reckverhältnis von 1 : t und einer Reißfestigkeit Beschleunigung der Diffusionsgeschwindigkeit des von 7 p/den wurden in einer Lösung von 1 % einer Katalysators in der Faser, wodurch sehr kurze Be- Komplexverbindung von SnBr4 und i-Oktadecylhandlungszeiten und eine gleichmäßige Cyclisierung benzoat in i-Oktadecylbenzoat bei einer Temperatur über den gesamten Faserquerschnitt erreicht werden. 50 von 1900C 60 Min. behandelt. Die Fasern wurden Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete dann wie im Beispiel 1 gewaschen, oxydiert und kar-Lösung sollen mindestens 0,8 Gewichtsprozent der bor.isiert. Die Fasern hatten nach der Temperatur-Katalysator-Komplexverbindung, vorzugsweise 1,0 bis behandlung folgende mechanische Eigenschaften:
1,5 Gewichtsprozent, enthalten. 6zb — 2,6 · 104 kp/cm2
Als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Kohlen- 55 £--2,55 · 10e kp/cm2
stoff- oder Graphitfasern nach der Erfindung sind _ . . . ,
besonders Fasern aus Polyarylmischpolymeren ge- e 1 s ρ 1 e
eignet. Nach der Erfindung betragen das Reckver- Die gleichen Fasern wie im Beispiel 2 wurden in häitnis der Fasern mindestens 1: 5 und die Reiß- einer l,5°/oigen Lösung einer Komplexverbindung festigkeit mindestens 4 p/den. Die mit dem erfmdungs- 60 vorr SnCl4 und o-Nitroanisol in o-Nitroanisol 45 Migemäßen Verfahren erzielten Vorteile bestehen ins- nuten bei einer Temperatur von 1900C behandelt und besondere darin, daß Kohlenstoff- und Graphitfasern dann wie im Beispiel 1 beschrieben, gewaschen, oxymit hoher Festigkeit ohne eine zusätzliche Reck- diert und karbonisiert. Die mechanischen Eigenbehandlung bei Temperaturen >200°C hergestellt schäften der Fasern waren:
werden können, wodurch aufwendige Vorrichtungen 65 6zb — 2,4 · 104 kp/cm2
entfallen und die durch Faserbrüche verursachten E — 2,55 · 10· kp/cm2
stoff- oder Graphitfasern nach der Erfindung sind _ . . . ,
besonders Fasern aus Polyarylmischpolymeren ge- e 1 s ρ 1 e
eignet. Nach der Erfindung betragen das Reckver- Die gleichen Fasern wie im Beispiel 2 wurden in häitnis der Fasern mindestens 1: 5 und die Reiß- einer l,5°/oigen Lösung einer Komplexverbindung festigkeit mindestens 4 p/den. Die mit dem erfmdungs- 60 vorr SnCl4 und o-Nitroanisol in o-Nitroanisol 45 Migemäßen Verfahren erzielten Vorteile bestehen ins- nuten bei einer Temperatur von 1900C behandelt und besondere darin, daß Kohlenstoff- und Graphitfasern dann wie im Beispiel 1 beschrieben, gewaschen, oxymit hoher Festigkeit ohne eine zusätzliche Reck- diert und karbonisiert. Die mechanischen Eigenbehandlung bei Temperaturen >200°C hergestellt schäften der Fasern waren:
werden können, wodurch aufwendige Vorrichtungen 65 6zb — 2,4 · 104 kp/cm2
entfallen und die durch Faserbrüche verursachten E — 2,55 · 10· kp/cm2
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff- Nach der USA.-Patentschrift 3 242 000 ist es
oder Graphitfasern aus faserförmigen Polyacryl- 5 schließlich bekannt, zur Verbesserung der Oxydanitril-
oder Polyacrylnitrilmischpolymeren durch tior.s- und Flammbestänciigkeit sowie der Flexibilität
Erhitzen des AcrylnitriliVermaterials in einer die von Kohlenstoff-Faserrratena'. die Ausgangsfasern zu-Cyclisicrung
seitenstandiger Nitrilgruppen for- nächst mit einer Kationen von hochschmelzenden
dernden Lösung und daran anschließend in einer Metallen enthaltenden Lösung zu imprägnieren und
oxidierende Gase enthaltenden Atmosphäre auf *o anschließend zu carbonisieren. Das Fasermatenal
eine Temperatur zwischen 200 und 300°C und in nimmt während der Imprägnierungsbehandlung, beeiner
inerten oder reduzierenden Atmosphäre auf zogen auf das. Trockengewicht, bis zu 100% Imetwa
1000°C und gegebenenfalls weiteres Eihitzen prägnierlösune auf, und bei der anschließenden Erauf
etwa 250O0C, dadurchgekennzeich- hitzung des Fasermaterials entstehen jnit feuerfesten
net, daß das wenigstens auf das Fünffache der 15 Metalloxiden beschichtete KohlenstotTasern, die ms-Ausgangslänge
gereckte Acrylnitrilfasermaterial in besondere eine verbesserte Flamm- und Oxydationseiner Lösung von o-Nitroanisol-, Di-n-butyl- beständigkeit aufweisen. Lm Nachteil des Verfahren ■
terephthalat-Oder i-Oktadekylbenzoat-KompIexen besieht darin, daß i'ie Beschichtungsmatenalien mn
des Titanteirachlorids, Ble;tetr^iilorids, Zinn- dem Kohlenstoff der Fasern unter Bildung u>r,
tetrachlorids oder Zinntetrabromids in den jeweils 20 Carbiden reagieren, die infolge .h—r hohen Kon/enals
Komplexbildner wirkenden Verbindungen o-Ni- tration die Festigkeit und SleihgKeit des Fasermatcrial·
troanisol, Di-n-butvlterephthalat oder i-Oktade- beeinträchtigen.
kylbenzoat als Lösr igsmittel auf eine Temperatur Man nut auch bereits gemäß der deutschen Offer
zwischen 180 und 230° C erhitzt wird und das legungsschrift 1965 554 vorgeschlagen. Acrylnitril
anschließende Erhitzen bei Temperaturer, über 25 fasermatenal zunächst mit einer die Cyclisierung
2ü0C ohne Reckspannungen durchgeführt wird. seitenständiger Nitrilgruppen fördernden Lösung einer
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekenn- Lewis-Säure im Temperaturbereich zwischen 160 im!
zeichn t, daß die Lösung mindestens 0,8 Gewichts- 260X zu behandeln und anschließend durch Erhitzen
-irozent, vorzugsweise 1,0 bis 1,5 Gewichtsprozent zunächst in sauerstoffhaltiger und dann in einer
der Komplexverbindung enthält 30 inerten Atmosphäre zu carbonisieren. Die als Cycli-
sierungskatalysatoren verwendeten Lewis-Säuren, wie
z. B. Zinndichlorid, Zinntetrachlorid, Bortnfluorid,
Schwefeltrioxid, Eisentrichlorid, Titantetrachlorid,
Aluminiumtrichlorid oder Indiumchlorid, sind als
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE755579D BE755579A (fr) | 1970-04-07 | Procede de fabrication de fibres de carbone et de graphite | |
| DE19702016445 DE2016445C (de) | 1970-04-07 | Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff- oder Graphitfasern | |
| GB1857970A GB1264763A (en) | 1970-04-07 | 1970-04-17 | Improvements in or relating to the production of carbon fibres |
| JP45039839A JPS4910621B1 (de) | 1970-04-07 | 1970-05-12 | |
| US00039517A US3720759A (en) | 1970-04-07 | 1970-05-21 | Process for the production of carbon and graphite fibers |
| CH940470A CH500911A (de) | 1970-04-07 | 1970-06-22 | Verfahren zur Herstellung von Graphitfasern |
| AT573170A AT308276B (de) | 1970-04-07 | 1970-06-25 | Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff- und Graphitfasern |
| NO2521/70A NO125179B (de) | 1970-04-07 | 1970-06-26 | |
| SE08881/70A SE367387B (de) | 1970-04-07 | 1970-06-26 | |
| NL707009900A NL141466B (nl) | 1970-04-07 | 1970-07-03 | Werkwijze voor het vervaardigen van koolstof- en grafietvezels. |
| FR7033509A FR2090444A5 (de) | 1970-04-07 | 1970-09-16 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702016445 DE2016445C (de) | 1970-04-07 | Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff- oder Graphitfasern |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2016445A1 DE2016445A1 (de) | 1971-12-09 |
| DE2016445B2 DE2016445B2 (de) | 1972-08-17 |
| DE2016445C true DE2016445C (de) | 1973-03-15 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3301119C2 (de) | ||
| DE2504593C3 (de) | ||
| DE3151179C2 (de) | Zur Herstellung einer voroxidierten Faser oder Kohlenstoffaser geeignete Acrylfaser und Verfahren zu deren Herstellung | |
| DE2504593B2 (de) | Verfahren zur herstellung von kohlenstoffasern | |
| DE68922327T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen aus Kohlenstoffasern. | |
| DE2016445C (de) | Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff- oder Graphitfasern | |
| US3720759A (en) | Process for the production of carbon and graphite fibers | |
| DE1469488A1 (de) | Kohlenstoffaeden und Verfahren zum Behandeln von Kohlenstoffaeden | |
| DE60010347T2 (de) | Karbonisierung von cellulosefasermaterialien in gegenwart einer organosiliciumverbindung | |
| DE2506344B2 (de) | Verfahren zur herstellung von kohlenstoffasern | |
| DE2024063A1 (de) | Verfahren zum Herstellen von Kohlenstoffasern | |
| CA2007067A1 (en) | Composite metal-loaded carbon fibers | |
| DE69310558T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Pech für eine Matrix | |
| JPS6228411A (ja) | ピツチ系炭素繊維の製造法 | |
| DE2220614C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff- oder Graphitfasern | |
| DE1929849C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff- oder Graphitfasern | |
| DE2208212A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von PoIyacetylenfasern | |
| DE1948415A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff-Fasern | |
| DE2130403C3 (de) | 28.12.70 Japan 119712-70 Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff-Faser aus Acrylnitrilpolymerisatfasern | |
| DE2421443C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kohle nsloffasern | |
| DE3226678A1 (de) | Verfahren zum modifizieren von synthetischen polymerisaten | |
| DE3700811A1 (de) | Verfahren zum aufbringen einer silizium-kohlenstoff-bindungen enthaltenden schicht auf kohlenstoff-fasern | |
| JPH0135091B2 (de) | ||
| DE2158798C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff-Fasern | |
| DE2026019A1 (de) | Kohlenstoffasern und Verfahren zu lh rer Herstellung |