RU2047674C1 - Способ получения углеродного волокнистого материала - Google Patents
Способ получения углеродного волокнистого материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2047674C1 RU2047674C1 RU93035785A RU93035785A RU2047674C1 RU 2047674 C1 RU2047674 C1 RU 2047674C1 RU 93035785 A RU93035785 A RU 93035785A RU 93035785 A RU93035785 A RU 93035785A RU 2047674 C1 RU2047674 C1 RU 2047674C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbonization
- inert gas
- solution
- medium
- inert
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
Использование: в качестве наполнителя при изготовлении композиционных материалов в различных областях техники. Сущность изобретения: исходный гидратцеллюлозный волокнистый материал, содержащий кремний, пропитывают раствором антипирена, термообрабатывают на воздухе при 100 150°С. Подвергают карбонизации при постепенном повышении температуры от 150 до 300 600°С и вакуум-метрическом давлении 300 900 Па в среде инертного газа. Затем термообрабатывают в инертной среде при температуре 1000 2000°С. Продукты пиролиза со стадии карбонизации поглощают щелочными растворами. 2 з. п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к технологии получения углеродных волокнистых материалов (УВМ) на основе гидратцеллюлозных волокон (ГЦВ), используемых в качестве наполнителя при изготовлении композиционных материалов в различных областях техники.
Известен способ получения УВМ путем предварительной обработки исходных волокнистых материалов на основе ГЦВ веществами органического и неорганического происхождения, способствующими карбонизации. Для повышения физико-механических характеристик УВМ гидрат- целлюлозные волокна пропитывают в растворе органических соединений.
Известен способ получения УВМ, согласно которому исходные ГЦВ пропитывают растворами хлорида, бромида аммония или пентахлорида, трибромида фосфора Гидратцеллюлозный материал в присутствии вышеперечисленных соединений обрабатывают до температуры 400оС с последующей карбонизацией и графитацией в инертной среде. В присутствии неорганических соединений на поверхности гидратцеллюлозных волокон значительно повышается выход углеродного остатка, достигая значения 39,3% от массы исходного материала после термообработки при температуре 975оС в среде азота в случае использования хлорида аммония.
Эффект, аналогичный действию кислот и оснований Льюиса, вызывают фосфорная, серная, азотная кислоты и соли этих кислот. Они могут применяться в виде водных растворов или растворов в органических растворителях. В присутствии перечисленных неорганических пропиточных веществ проводится первая стадия карбонизации до 350оС на воздухе или в инертной среде. Последующая карбонизация осуществляется в инертной среде. В присутствии кислот в 5-10 раз сокращается продолжительность обработки при 350оС.
Пропитка ГЦВ неорганическими веществами дает возможность получать УВМ с высоким выходом до 80-90% от теоретического, но со средними значениями физико-механических показателей. Нанесение на поверхность ГЦВ органических соединений способствует получению УВМ с высокими прочностными показателями, но с более низким выходом 40-45% от теоретического.
Наиболее близким техническим решением является способ получения УВМ, в котором с целью получения УВМ с высоким выходом исходные материалы на основе ГЦВ пропитывают в растворе галоидных соединений щелочных, щелочноземельных металлов или металлов IA и IIIA групп при концентрации 10-30% Карбонизацию проводят при постепенном повышении температуры от 150 до 350оС в среде инертного газа или аммиака. Высокотемпературную обработку в инертной среде проводят при 980оС. Полученный углеродный волокнистый материал имеет выход 36% от массы гидратцеллюлозного материала и разрушающее напряжение при разрыве 20000 фт/дюйм2 (0,145 ГПа). Однако данный способ получения УВМ позволяет получать УВМ с низкими физико-механическими показателями.
Технической задачей на решение которой направлено данное изобретение является повышение физико-механических показателей УВМ при сохранении высоких значений выхода.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения ЦВМ на основе ГЦВ, заключающемся в пропитке последнего 5-20%-ным водным раствором антипирена, карбонизации его при постепенном повышении температуры в среде инертного газа и последующей высокотемпературной обработки в инертной среде, в качестве исходного гидратцеллюлозного материала используют волокнистый материал, содержащий 0,5-10,5% кремния, после пропитки материал термообрабатывают на воздухе при 100-150оС. Карбонизацию осуществляют при постепенном повышении температуры от 150 до 300-600оС в среде инертного газа и вакуумметрическом давлении в печи 300-900 Па с поглощением продуктов пиролиза щелочными растворами.
В качестве антипирена используют вещество, выбранное из группы, включающей галоидсодержащую, сульфатсодержащую, фосфорсодержащую соль аммония, калия, натрия, тетраборнокислый натрий, карбамид или их смеси.
В качестве исходного гидратцеллюлозного материала используют вискозную техническую нить, ленты, ткань, трикотаж, нетканый материал, сетчатый материал и однонаправленный материал.
В качестве кремнийсодержащих соединений для обработки гидратцеллюлозного материала иcпользуют cоединения, выбранные из группы, включающей полидиметилфенилаллилсилан полисилоксан, полиме- тилсилоксаны, полисилазаны, полиалюмоорганосилоксан.
П р и м е р 1. Вискозную техническую пить (ВТН) ТУ 6-12-0204056-1-88, ТУ 6-06-2392-88, ТУ 6-12-0204056-48-91 и ТУ 6-12-5763382-23-91 различной линейной плотности: 184, 192, 370 и 380 текс, содержащую 0,5% кремния (обрабатывали полидиметилфениаллилсиланом), перерабатывают в различные текстильные структуры (лента, ткань, трикотаж, нетканый и сетчатый материалы). Затем пропитывают в 15%-ном растворе NH4Cl и подвергают термообработке на воздухе при 100-150оС. Карбонизацию проводят при постепенном повышении температуры от 150 до 600оС в среде инертного газа и вакуумметрическом давлении в печи 500 Па. Продукт пиролиза улавливают в адсорбере и нейтрализуют щелочным раствором. Высокотемпературную обработку проводят в среде азота при 1600оС. Полученный УВМ имеет следующие характеристики: прочность нити 1,3 ГПа, выход углеродного остатка 38%
П р и м е р 2. Вискозную техническую нить как в примере 1 обрабатывают кремнийорганическим соединение полиметилсилоксаном в процессе перемотки до степени пропитки 3,1% (% содержания кремния) и перерабатывают в различные текстильные структуры (ленты, ткань, трикотаж, нетканый и сетчатый материалы). Полученные текстильные материалы пропитывают в 10%-ном растворе антипирена Н3ВО3 и термообрабатывают на воздухе при 100-150оС. Затем проводят карбонизацию при постепенном повышении температуры от 150 до 300оС в среде инертного газа и вакуумметрическом давлении 300 Па. Продукты пиролиза улавливают в адсорбере и нейтрализуют щелочным раствором. Высокотемпературную обработку проводят в среде азота при температуре 2200оС. Полученный УВМ имеет характеристики: прочность нити 1,5 ГПа, выход углеродного остатка 36%
П р и м е р 3. Ткань вискозную техническую ТВС-1, изготовленную из ВТН линейной плотности 184 или 192 текс, пропитывают полисилоксаном до содержания кремния 10,5% (степень пропитки). Полученный материал обрабатывают в 12% -ном растворе антипирена NH4H2PO4 и термообрабатывают на воздухе при 100-150оС. Затем проводят карбонизацию при постепенном повышении температуры от 150 до 600оС в среде инертного газа и вакуумметрическом давлении 900 Па. Продукты пиролиза улавливают в адсорбере и нейтрализуют щелочным раствором. Высокотемпературную обработку проводят в среде азота при температуре 2000оС. Полученный УВМ имеет следующие характеристики: прочность полоски шириной 5 см 1230 Н, выход углеродного остатка 37%
П р и м е р 4. Вискозный нетканый материал пропитывают в растворе кремнийорганического соединения полисилазане до степени пропитки 5,3% Полученный материал обрабатывают в 8%-ном растворе диаммонийфосфата и тетраборнокислого натрия при соотношении 1:1 и термообрабатывают на воздухе при 100-150оС. Затем проводят карбонизацию при постепенном повышении температуры от 150 до 300оС в среде инертного газа и вакуумметрическом давлении 500 Па. Продукты пиролиза улавливают в адсорбере и нейтрализуют щелочным раствором. Высокотемпературную обработку проводят в среде азота при 1200оС. Полученный УВМ имеет следующие характеристики: прочность полоски шириной 5 см 1020 Н, выход углеродного остатка 40%
П р и м е р 5. Вискозный сетчатый материал просвечивающегося переплетения пропитывают в растворе полиалюмоорганосилоксана до степени пропитки 4,2% Полученный материал обрабатывают в 18%-ном растворе, содержащем борную кислоту и хлористый аммоний при соотношении 1:1, и термообрабатывают как в примере 1. Полученный материал имеет следующие характеристики: прочность нити 1,4 ГПа, выход углеродного остатка 39%
П р и м е р 6. Вискозный однонаправленный материал пропитывают в 6,5%-ном растворе кремнийорганического соединения как в примере 5. Полученный материал обрабатывают в 19%-ном растворе карбамида и сульфата аммония при их соотношении 1:1. Затем материал термообрабатывают как в примере 2. Полученный УВМ имеет характеристики: прочность нити 1,4 ГПа, выход углеродного остатка 37%
П р и м е р 7 (сравнительный). Исходный материал на осное ГЦВ пропитывают в 15%-ном растворе NH4Cl. Пропитанный материал подвергают карбонизации в среде инертного газа при постепенном повышении температуры от 150 до 350оС. Выосокотемпературную обработку проводят при 1350оС. Полученный УВМ имеет следующие характеристики: прочность нити 0,15 ГПа, выход углеродного остатка 36%
П р и м е р 2. Вискозную техническую нить как в примере 1 обрабатывают кремнийорганическим соединение полиметилсилоксаном в процессе перемотки до степени пропитки 3,1% (% содержания кремния) и перерабатывают в различные текстильные структуры (ленты, ткань, трикотаж, нетканый и сетчатый материалы). Полученные текстильные материалы пропитывают в 10%-ном растворе антипирена Н3ВО3 и термообрабатывают на воздухе при 100-150оС. Затем проводят карбонизацию при постепенном повышении температуры от 150 до 300оС в среде инертного газа и вакуумметрическом давлении 300 Па. Продукты пиролиза улавливают в адсорбере и нейтрализуют щелочным раствором. Высокотемпературную обработку проводят в среде азота при температуре 2200оС. Полученный УВМ имеет характеристики: прочность нити 1,5 ГПа, выход углеродного остатка 36%
П р и м е р 3. Ткань вискозную техническую ТВС-1, изготовленную из ВТН линейной плотности 184 или 192 текс, пропитывают полисилоксаном до содержания кремния 10,5% (степень пропитки). Полученный материал обрабатывают в 12% -ном растворе антипирена NH4H2PO4 и термообрабатывают на воздухе при 100-150оС. Затем проводят карбонизацию при постепенном повышении температуры от 150 до 600оС в среде инертного газа и вакуумметрическом давлении 900 Па. Продукты пиролиза улавливают в адсорбере и нейтрализуют щелочным раствором. Высокотемпературную обработку проводят в среде азота при температуре 2000оС. Полученный УВМ имеет следующие характеристики: прочность полоски шириной 5 см 1230 Н, выход углеродного остатка 37%
П р и м е р 4. Вискозный нетканый материал пропитывают в растворе кремнийорганического соединения полисилазане до степени пропитки 5,3% Полученный материал обрабатывают в 8%-ном растворе диаммонийфосфата и тетраборнокислого натрия при соотношении 1:1 и термообрабатывают на воздухе при 100-150оС. Затем проводят карбонизацию при постепенном повышении температуры от 150 до 300оС в среде инертного газа и вакуумметрическом давлении 500 Па. Продукты пиролиза улавливают в адсорбере и нейтрализуют щелочным раствором. Высокотемпературную обработку проводят в среде азота при 1200оС. Полученный УВМ имеет следующие характеристики: прочность полоски шириной 5 см 1020 Н, выход углеродного остатка 40%
П р и м е р 5. Вискозный сетчатый материал просвечивающегося переплетения пропитывают в растворе полиалюмоорганосилоксана до степени пропитки 4,2% Полученный материал обрабатывают в 18%-ном растворе, содержащем борную кислоту и хлористый аммоний при соотношении 1:1, и термообрабатывают как в примере 1. Полученный материал имеет следующие характеристики: прочность нити 1,4 ГПа, выход углеродного остатка 39%
П р и м е р 6. Вискозный однонаправленный материал пропитывают в 6,5%-ном растворе кремнийорганического соединения как в примере 5. Полученный материал обрабатывают в 19%-ном растворе карбамида и сульфата аммония при их соотношении 1:1. Затем материал термообрабатывают как в примере 2. Полученный УВМ имеет характеристики: прочность нити 1,4 ГПа, выход углеродного остатка 37%
П р и м е р 7 (сравнительный). Исходный материал на осное ГЦВ пропитывают в 15%-ном растворе NH4Cl. Пропитанный материал подвергают карбонизации в среде инертного газа при постепенном повышении температуры от 150 до 350оС. Выосокотемпературную обработку проводят при 1350оС. Полученный УВМ имеет следующие характеристики: прочность нити 0,15 ГПа, выход углеродного остатка 36%
Claims (3)
1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА пропиткой исходного гидратцеллюлозного материала 5 20%-ным водным раствором антипирена, карбонизацией его при постепенном повышении температуры в среде инертного газа и последующей высокотемпературной обработкой в инертной среде, отличающийся тем, что в качестве исходного гидратцеллюлозного материала используют волокнистый материал, содержащий 0,5 10,5% кремния, после пропитки материал термообрабатывают на воздухе при 100 150oС, а карбонизацию осуществляют при постепенном повышении температуры от 150oС до 300 600oС в среде инертного газа и вакуумметрическом давлении в печи 300 900 Па с поглощением продуктов пиролиза щелочными растворами.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве антипирена используют вещество, выбранное из группы, включающей галоид-, сульфат-, фосфорсодержащую соли аммония, калия, натрия, тетраборнокислый натрий, карбамид или их смеси.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве исходного гидратцеллюлозного материала используют вискозную техническую нить, ленты, ткань, трикотаж, нетканый материал, сетчатый материал и однонаправленный материал.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93035785A RU2047674C1 (ru) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | Способ получения углеродного волокнистого материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93035785A RU2047674C1 (ru) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | Способ получения углеродного волокнистого материала |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2047674C1 true RU2047674C1 (ru) | 1995-11-10 |
RU93035785A RU93035785A (ru) | 1996-12-27 |
Family
ID=20144883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93035785A RU2047674C1 (ru) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | Способ получения углеродного волокнистого материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2047674C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2801953A1 (fr) | 1999-12-06 | 2001-06-08 | Snecma | Boite d'etancheite pour une enceinte de traitement en continu de produit mince en bande, notamment pour four de carbonisation en continu de substrat fibreux |
RU2459893C1 (ru) * | 2011-03-18 | 2012-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "УВИКОМ" (ООО НПЦ "УВИКОМ") | Способ получения углеродного волокнистого материала |
RU171322U1 (ru) * | 2016-07-22 | 2017-05-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Гидратцеллюлозный жгут |
RU2741012C1 (ru) * | 2020-06-30 | 2021-01-22 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "УВИКОМ" | Способ получения углеродного волокна и материалов на его основе |
-
1993
- 1993-07-09 RU RU93035785A patent/RU2047674C1/ru active
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
Патент Великобритании N 1033009, кл. C 1A, 1966. * |
Патент США N 3174895, кл. 428 - 286, 1972. * |
Патент США N 3305315, кл. 23 - 207, 1967. * |
Патент США N 3479151, кл. 23 - 209.5, 1966. * |
Патент Франции N 1524502, кл. C 01B, 1968. * |
Патент ФРГ N 1242551, кл. 8 R 4, 1968. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2801953A1 (fr) | 1999-12-06 | 2001-06-08 | Snecma | Boite d'etancheite pour une enceinte de traitement en continu de produit mince en bande, notamment pour four de carbonisation en continu de substrat fibreux |
RU2459893C1 (ru) * | 2011-03-18 | 2012-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "УВИКОМ" (ООО НПЦ "УВИКОМ") | Способ получения углеродного волокнистого материала |
RU171322U1 (ru) * | 2016-07-22 | 2017-05-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Гидратцеллюлозный жгут |
RU2741012C1 (ru) * | 2020-06-30 | 2021-01-22 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "УВИКОМ" | Способ получения углеродного волокна и материалов на его основе |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3849332A (en) | Sequential carbonization and activation of fibrous material in a carbon dioxide atmosphere | |
JP6470750B2 (ja) | 活性炭素繊維及びその製造方法 | |
US6120841A (en) | Method of making an activated fabric of carbon fibers | |
US3305315A (en) | Process for manufacturing flexible carbonaceous textile material | |
RU2502836C2 (ru) | Способ получения углеродных волокнистых материалов из вискозных волокон | |
JPS638209B2 (ru) | ||
RU2429316C1 (ru) | Способ непрерывного получения из гидратцеллюлозы углеродного волокна в виде однонаправленного жгута | |
KR20100121386A (ko) | 라이오셀계 탄소섬유 및 탄소직물의 제조방법 | |
RU2047674C1 (ru) | Способ получения углеродного волокнистого материала | |
US3527564A (en) | Process for carbonizing fibrous materials | |
US3556729A (en) | Process for oxidizing and carbonizing acrylic fibers | |
US3351484A (en) | Carbon fibers and method | |
KR101230532B1 (ko) | 탄소 복합재료 | |
RU2019116178A (ru) | Способ изготовления углеродных волокон из биопрекурсоров и получаемые углеродные волокна | |
US3297405A (en) | Method of carbonizing animal fiber materials | |
RU2045472C1 (ru) | Способ получения углеродного волокнистого материала | |
JP4808351B2 (ja) | 有機ケイ素化合物の存在下でのセルロース系繊維状材料の炭化処理法 | |
RU2256013C2 (ru) | Карбонизация целлюлозных волокнистых материалов в присутствии кремнийорганического соединения | |
US3723605A (en) | Process for the production of a continuous length of graphitic fibrous material | |
JP4022606B2 (ja) | 膨張黒鉛、その製造方法および油吸収材 | |
JPS6357525B2 (ru) | ||
RU2231583C1 (ru) | Способ получения углеродного волокнистого материала | |
GB2169920A (en) | Pitch carbon fibres | |
CN110130100B (zh) | 一种含硼SiC纤维的连续化烧成方法 | |
US3479150A (en) | Carbonization method for cellulosic fibers |