RU1816819C - Способ получени углеродных волокон - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : дл  получени  углеродных волокон используют волокно из гомо- или сополимера акрилонитрила, содержащего 3-5% метилакрилата. Исходное волокно получают по органическому методу формовани . Затем окисл ют и кзрбонизу- ют при 1500-1700°С. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к способу получени  высокопрочных высокомодульных эластичных углеродных волокон (УВ) на основе волокон из полиакрилонитрила и его сополимеров, в частности, к способу получени  высокопрочных, высокомодульныхУВ с повышенной эластичностью.

Целью данной работы  вл етс  получение УВ, обладающего одновременно высокой прочностью, высоким модулем упругости и повышенной эластичностью. Предлагаемый способ получени  высокопрочного , высокомодульного УВ с повышенной эластичностью заключаетс  в том, что в качестве исходного сырь  дл  получени  высокопрочного высокомодульного УВ примен ютс  волокна, сформованные в жирнокислотные ванны. Осадительна  ванна состоит из смеси жирных кислот общей фбрмулы CnHan-и СООН с числом углеродных атомов от 8 до 22 и диметилформамида ,{ДМФ). Концентраци  ДМФ составл ет 12- 20%. Формованию в жирно-кислотные ванны подвергают диметилформамидные растворы гомополимера акрилонитрила или его сополимера с метилакрилатом. После формовани  волокно выт гивают на гор чей металлической поверхности в 10-30 раз.

Описанный метод позвол ет получать достаточно прочные ПАН волокна, физико- механическиеи эластические свойства которых однако не превышают физико-механических и эластических свойств волокон, полученных другими способами формовани  (прочность 40-50 р.км., удлинение 7-9%). Известно, что прочность ПАН волокон, полученных по воднодиме- тилформамидному способу составл ет 45- 60 р.кмл при удлинении 10-12%, по сухому способу из растворов в диметилформамиде до 80 р.км. при удлинении 8-12%, по солевому способу (в растворах роданида натри ) даже 100 р.км. Эластические свойства ПАН волокна, полученных этими методами формовани  существенно не отличаютс  от злаел

с

00

О СО

ч

стическйх свойств ПАН волокон, сформованных в жирно-кислотные ванны.

УВ, полученные из волокон на основе ПАН и его сополимеров, сформованных в жирнокислотные ванны, обладают высокой прочностью до 300-350 кг/мм и модулем упругости 30-35 103 кг/мм2. Такую прочность удаетс  получить и при обработке волокон , сформованных другими методами, однако УВ, обладающие наравне с высокой прочностью и высоким модулем упругости, высокой эластичностью, т.е. меньшей хрупкостью , удаетс  получить только из ПАН волокон и его сополимера с метилакрилатом по органическому методу формовани , т.е. в жирнокислотные ванны.

Пример 1. Волокно из сополимера акрилонитрила с 4% метилакрилата формуют в ванну, содержащую 15% ДМФ и 85% жирных кислот с числом углеродных атомов Сю-С22. Температура ванны 60-90°С. Волокно выт гивают на металлической поверхности с температур|й 160-180°С в 14 раз и отмывают от жирных кислот слабым раствором щелочи. Сформованное волокно имеет прочность 45 р.км при удлинении 8%. Волокно окисл ют по непрерывному способу при нат жении 20% на воздухе при температуре 300°С в течение 6 ч. Окисленное волокно карбонизуют в течение 7 мин при температуре 1700°С.

Прочность УВ, полученного по указанному способу, составл ет 300 кг/мм2, модуль упругости 55000 кг/мм2. Хрупкость волокна, полученного по этому способу, составл ет 20. Хрупкость оценивалась, как отношение радиуса изгиба УВ, на котором происходит его разрушение, к диаметру волокна .

П р и м е р 2. Волокно из гомополимера (ПАН) формуют, как указано в примере 1. Волокно имеет прочность 45 р.км, при удлинении 9%. Волокно окисл ют и карбонизуют , как в примере 1. УВ имеет прочность 280 0 кг/мм2, модуль упругости 59100 кг/мм2, хрупкость 34,0.

Замечани  хрупкости УВ на основе волокон различных способов формовани  приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что УВ из исходного волокна на основе сополимера акрилонитрила с метилакрилатом органического способа формовани , обладает значительно меньшей хрупкостью, чем другие виды волокон, хот  исходные волокна полученные различными способами формовани  обладают одними и теми же эластическими свойствами.

Форм у-л а изобретен и  

Способ получени  углеродных волокон путем окислени  волокон на основе и гомо- или сополимера акрилонитрила с метилакрилатом и карбонизации при 1500-1700°С, отличающийс  тем, что, с целью повышени  прочности углеродных волокон, модул  упругости и эластичности, примен ют волокно из гомо- или сополимера акрилонитрила , содержащего 3-5% метилакрилата, сформованное по органическому методу формовани .

5

0

5

0

5