RU2018100174A - Волокно и способ его изготовления - Google Patents

Волокно и способ его изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2018100174A
RU2018100174A RU2018100174A RU2018100174A RU2018100174A RU 2018100174 A RU2018100174 A RU 2018100174A RU 2018100174 A RU2018100174 A RU 2018100174A RU 2018100174 A RU2018100174 A RU 2018100174A RU 2018100174 A RU2018100174 A RU 2018100174A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lignin
carbon fiber
carried out
highly oriented
derivative
Prior art date
Application number
RU2018100174A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018100174A3 (ru
RU2718749C2 (ru
Inventor
Никлас ГАРОФФ
Роберт ПРОТЦ
Йенс ЭРДМАНН
Йоханнес Др. ГАНСТЕР
Андрэ Др. ЛЕМАНН
Original Assignee
Стора Энсо Ойй
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Стора Энсо Ойй filed Critical Стора Энсо Ойй
Publication of RU2018100174A publication Critical patent/RU2018100174A/ru
Publication of RU2018100174A3 publication Critical patent/RU2018100174A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2718749C2 publication Critical patent/RU2718749C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/05Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B16/00Regeneration of cellulose
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/02Cellulose; Modified cellulose
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00Compositions of lignin-containing materials
    • C08L97/005Lignin
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D10/00Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/02Heat treatment
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/06Wet spinning methods
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/16Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from products of vegetable origin or derivatives thereof, e.g. from cellulose acetate
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/16Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from products of vegetable origin or derivatives thereof, e.g. from cellulose acetate
    • D01F9/17Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from products of vegetable origin or derivatives thereof, e.g. from cellulose acetate from lignin
    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02JFINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/22Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02JFINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/22Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
    • D02J1/221Preliminary treatments

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Claims (29)

1. Высокоориентированное промежуточное углеродное волокно, имеющее модуль упругости, составляющий от приблизительно 40 до приблизительно 60 ГПа.
2. Высокоориентированное углеродное волокно, имеющее модуль упругости, составляющий, по меньшей мере, приблизительно 100 ГПа, а также прочность при растяжении, составляющую предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 1,1 ГПа.
3. Способ изготовления термически стабилизированного неклейкого растяжимого волокна, подходящего для изготовления промежуточного углеродного волокна, включающий следующий стадии:
a) обеспечение целлюлозы и/или производного целлюлозы,
b) обеспечение лигнина и/или производного лигнина,
c) растворение вышеупомянутых компонентов и последующее смешивание и, таким образом, получение прядильного раствора,
d) осуществление прядения прядильного раствора с получением предшествующего материала, и
e) осуществление стабилизации и, таким образом, получение термически стабилизированного неклейкого растяжимого волокна.
4. Способ по п. 3, в котором стабилизация осуществляется при температуре, составляющей от приблизительно 100 до приблизительно 450°C, предпочтительно от приблизительно 200 до приблизительно 350°C, наиболее предпочтительно от приблизительно 220 до приблизительно 300°C, причем стабилизация осуществляется при продолжительности выдерживания, составляющей от 10 до 180 минут, предпочтительно от 20 до 80 минут.
5. Способ по п. 3, в котором предшествующий материал, содержащий целлюлозу и/или производное целлюлозы и лигнин и/или производное лигнина, имеет содержание лигнина и/или производное лигнина, составляющее максимально 99 мас.%.
6. Способ по п. 3, в котором предшествующий материал содержит приблизительно от 1% до 99% лигнина или производного лигнина, предпочтительно от 10% до 60% лигнина или производного лигнина, наиболее предпочтительно от 15% до 55% лигнина или производного лигнина.
7. Способ по п. 3, в котором на стадии стабилизации применяются скорости нагревания, составляющие вплоть до 200°C/мин.
8. Способ по п. 3, включающий следующую дополнительную стадию:
f) осуществление растяжения перед карбонизацией и, таким образом, получение высокоориентированного промежуточного углеродного волокна.
9. Способ по п. 8, в котором молекулярная ориентация в волокне осуществляется посредством растяжения волокна в процессе растяжения перед карбонизацией вплоть до 10-кратного при температуре, составляющей ниже 1300°C, предпочтительно ниже 1100°C, наиболее предпочтительно ниже 1000°C.
10. Способ по п. 8, в котором растяжение перед карбонизацией осуществляется при температуре, составляющей от приблизительно 200 до приблизительно 1300°C, предпочтительно от 250 до 1100°C, наиболее предпочтительно от 300 до 900°C.
11. Способ по п. 8, в котором растяжение перед карбонизацией осуществляется в течение продолжительности выдерживания, составляющей от 1 до 90 минут, предпочтительно от 3 до 60 минут и наиболее предпочтительно от 5 до 30 минут.
12. Способ по п. 8, в котором вышеупомянутое растяжение осуществляется при удлинении, составляющем от 10% до 1000%, предпочтительно от 10% до 500%, наиболее предпочтительно от 10% до 300%.
13. Термически стабилизированное неклейкое растяжимое волокно, получаемое способом по любому из пп. 3-7.
14. Высокоориентированное промежуточное углеродное волокно, получаемое способом по любому из пп. 8-12.
15. Использование волокон по пп. 1, 13 или 14 для изготовления углеродных волокон.
16. Способ изготовления высокоориентированного углеродного волокна включающий следующие стадии:
g) обеспечение высокоориентированного промежуточного углеродного волокна по п. 1 или 14 и
h) осуществление стадии карбонизации и необязательно
i) осуществление стадии графитизации,
таким образом, получая высокоориентированное углеродное волокно.
17. Способ по п. 16, в котором карбонизация осуществляется при температуре, составляющей от 900 до 2000°C, предпочтительно от 1200 до 1800°C, наиболее предпочтительно в инертном газе, таком как азот, и необязательно последующая графитизация осуществляется при температуре, составляющей от 2000°C до 3000°C.
18. Высокоориентированное углеродное волокно, получаемое способом по любому из пп. 16-17.
19. Применение высокоориентированного углеродного волокна по п. 2 или 18 в изготовлении усиленных углеродным волокном композитах для применения в приборах, деталях автомобилей, лопатках ротора ветровых турбин или деталях воздушных судов.
RU2018100174A 2015-06-11 2016-06-09 Волокно и способ его изготовления RU2718749C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1550794-0 2015-06-11
SE1550794 2015-06-11
PCT/IB2016/053401 WO2016199060A1 (en) 2015-06-11 2016-06-09 A fiber and a process for the manufacture thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018100174A true RU2018100174A (ru) 2019-07-11
RU2018100174A3 RU2018100174A3 (ru) 2019-09-12
RU2718749C2 RU2718749C2 (ru) 2020-04-14

Family

ID=57503282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018100174A RU2718749C2 (ru) 2015-06-11 2016-06-09 Волокно и способ его изготовления

Country Status (15)

Country Link
US (1) US10626523B2 (ru)
EP (1) EP3307931A4 (ru)
JP (1) JP6960859B2 (ru)
KR (1) KR102520803B1 (ru)
CN (1) CN107709639B (ru)
AU (1) AU2016276410B2 (ru)
BR (1) BR112017026630B1 (ru)
CA (1) CA2987025C (ru)
CL (1) CL2017003072A1 (ru)
MX (1) MX2017015194A (ru)
NZ (1) NZ737376A (ru)
RU (1) RU2718749C2 (ru)
TW (1) TWI694184B (ru)
WO (1) WO2016199060A1 (ru)
ZA (1) ZA201707897B (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705971C1 (ru) * 2019-06-20 2019-11-12 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" Способ получения углеродных графитированных волокнистых материалов

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3107152A (en) 1960-09-12 1963-10-15 Union Carbide Corp Fibrous graphite
US3461082A (en) * 1964-10-10 1969-08-12 Nippon Kayaku Kk Method for producing carbonized lignin fiber
US3716331A (en) * 1970-04-10 1973-02-13 Union Carbide Corp Process for producing carbon fibers having a high young's modulus of elasticity
US4005183A (en) * 1972-03-30 1977-01-25 Union Carbide Corporation High modulus, high strength carbon fibers produced from mesophase pitch
US4610860A (en) * 1983-10-13 1986-09-09 Hitco Method and system for producing carbon fibers
US5344921A (en) * 1988-06-06 1994-09-06 Forestry And Forest Products Research Institute, Ministry Of Agriculture, Forestry And Fisheries Method for manufacturing lignin for carbon fiber spinning
JPH04272234A (ja) * 1991-02-28 1992-09-29 Tonen Corp ピッチ系炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法
RU2045472C1 (ru) 1992-09-04 1995-10-10 Казаков Марк Евгеньевич Способ получения углеродного волокнистого материала
JP3852631B2 (ja) 1997-05-29 2006-12-06 東洋紡績株式会社 再生セルロース繊維及びその製造方法
JPH11217734A (ja) 1997-11-21 1999-08-10 Toray Ind Inc 炭素繊維およびその製造方法
FR2801907B1 (fr) * 1999-12-06 2002-03-01 Snecma Carbonisation de materiaux fibreux cellulosiques en presence d'un compose organosilicie
JP4271019B2 (ja) 2003-12-16 2009-06-03 東邦テナックス株式会社 炭素繊維の製造方法
SE0402201D0 (sv) 2004-09-14 2004-09-14 Stfi Packforsk Ab Method for separating lignin from black liquor
DE602004006285T2 (de) * 2004-12-07 2007-12-20 Snecma Propulsion Solide Verfahren zur Herstellung von Garnen oder Faserblättern aus Kohlenstoff ausgehend von einem Cellulosematerial
US7749479B2 (en) * 2006-11-22 2010-07-06 Hexcel Corporation Carbon fibers having improved strength and modulus and an associated method and apparatus for preparing same
JP2010031418A (ja) 2008-07-29 2010-02-12 Toray Ind Inc 炭素繊維前駆体繊維の製造方法
TWI384098B (zh) 2009-12-30 2013-02-01 高模數碳纖維及其製造方法
CN101768799B (zh) * 2010-01-29 2012-10-31 华南理工大学 一种木质素纳米碳纤维及其制备方法
US8771832B2 (en) 2010-06-30 2014-07-08 Weyerhaeuser Nr Company Lignin/polyacrylonitrile-containing dopes, fibers, and methods of making same
JP2012026049A (ja) 2010-07-22 2012-02-09 Toray Ind Inc ポリアクリロニトリル繊維の製造方法
JP5691366B2 (ja) * 2010-10-08 2015-04-01 東レ株式会社 炭素繊維の製造方法
JP2012117162A (ja) 2010-11-29 2012-06-21 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 炭素繊維の製造方法
RU2591939C2 (ru) 2011-02-14 2016-07-20 Иннвентиа Аб Способ изготовления лигнинового волокна
EP2524980A1 (de) 2011-05-18 2012-11-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung ligninhaltiger Precursorfasern sowie Carbonfasern
KR20120134503A (ko) 2011-06-02 2012-12-12 한국원자력연구원 방사선을 이용한 탄소나노섬유의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 탄소나노섬유
TWI589741B (zh) * 2012-01-23 2017-07-01 茵芬提亞公司 穩定木質素纖維以進一步轉換成碳纖維之方法
KR20140002991A (ko) 2012-06-28 2014-01-09 코오롱인더스트리 주식회사 셀룰로오스계 탄소섬유의 제조방법
US9359695B2 (en) * 2012-08-06 2016-06-07 Ut-Battelle, Llc Lignin-based active anode materials synthesized from low-cost renewable resources
US9340425B2 (en) * 2012-10-09 2016-05-17 Iowa State University Research Foundation, Inc. Process of making carbon fibers from compositions including esterified lignin and poly(lactic acid)
RU2520982C1 (ru) * 2012-10-10 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" Способ карбонизации вискозных волокнистых материалов в процессе получения углеродных волокон
BR112015025441A2 (pt) 2013-04-04 2017-07-18 Aalto Univ Foundation processo para a produção de artigos de celulose moldados
KR101451384B1 (ko) * 2013-09-17 2014-10-22 한국과학기술연구원 접착제를 포함하는 목재 폐기물로부터 탄소 섬유를 제조하는 방법
CN104593906B (zh) * 2015-02-15 2017-01-11 东华大学 一种木质素基碳纤维的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
MX2017015194A (es) 2018-04-13
CN107709639A (zh) 2018-02-16
WO2016199060A1 (en) 2016-12-15
EP3307931A4 (en) 2019-01-30
JP2018517077A (ja) 2018-06-28
BR112017026630A2 (ru) 2018-08-21
TW201704570A (zh) 2017-02-01
TWI694184B (zh) 2020-05-21
US10626523B2 (en) 2020-04-21
NZ737376A (en) 2022-05-27
CN107709639B (zh) 2020-12-01
RU2018100174A3 (ru) 2019-09-12
AU2016276410B2 (en) 2020-06-18
KR20180016370A (ko) 2018-02-14
CA2987025A1 (en) 2016-12-15
EP3307931A1 (en) 2018-04-18
JP6960859B2 (ja) 2021-11-05
KR102520803B1 (ko) 2023-04-11
RU2718749C2 (ru) 2020-04-14
CA2987025C (en) 2023-06-13
AU2016276410A1 (en) 2017-12-07
US20180163326A1 (en) 2018-06-14
ZA201707897B (en) 2022-11-30
BR112017026630B1 (pt) 2022-06-14
CL2017003072A1 (es) 2018-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2014134453A (ru) Способ стабилизации лигнинового волокна с целью последующего преобразования в углеродное волокно
RU2625306C2 (ru) Способ производства лигнинсодержащего предшественника волокон, а также углеродных волокон
JP2015508128A5 (ru)
WO2012002729A3 (ko) 라이오셀 방사용 도프, 이를 이용한 라이오셀 필라멘트 섬유의 제조방법 및 이를 이용한 라이오셀 스테이플 섬유의 제조 방법
WO2008092451A3 (en) Wind turbine blade
EA201290704A1 (ru) Способ получения волокон на основе целлюлозы и волокна, полученные этим способом
JP2010261144A (ja) ライオセル系炭素繊維及び炭素織物の製造方法
EA201170552A1 (ru) Способ получения волокон на основе целлюлозы и волокна, полученные этим способом
WO2020037334A8 (en) Novel carbon nanofiber and method of manufacture
RU2018100174A (ru) Волокно и способ его изготовления
CN105568672A (zh) 芳纶表面改性方法
Zhang et al. Hydrophobic surface modification of ramie fibers by plasma-induced addition polymerization of propylene
WO2019086377A3 (fr) Préparation de fibres de carbone à partir de fibres précurseurs lignine/pva
CN103469367A (zh) 一种高强高模型碳纤维制备工艺
FR2994968A1 (fr) Materiau composite a base de carbone
KR102662920B1 (ko) 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 유도체 섬유를 이용한 탄소섬유 제조방법
Liu et al. Effects of deformation-induced orientation on cyclization and oxidation of polyacrylonitrile fibers during stabilization process
KR20110115332A (ko) 방사선과 열 안정화에 의한 탄소섬유의 제조방법
RU2534779C1 (ru) Способ окислительной стабилизации волокон из полиакрилонитрила, наполненных углеродными нанотрубками
DK2218807T3 (da) Varmebehandling til forøgelse af trykstyrken af PPTA-filamenter
US20140065908A1 (en) Fiber-reinforced composite material
JP2018134611A (ja) 中空糸炭素膜の製造方法
WO2017007629A8 (en) Phosphonated pbi fiber
JIANG et al. Preparation of regenerated silk fibroin directional scaffolds
CN108221087B (zh) 一种硅系纳米纤维补强剂的制备方法