RU2526380C2 - Способ получения композитного волокна на основе гидролизного лигнина с полиакрилонитрилом - Google Patents
Способ получения композитного волокна на основе гидролизного лигнина с полиакрилонитрилом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2526380C2 RU2526380C2 RU2012153414/05A RU2012153414A RU2526380C2 RU 2526380 C2 RU2526380 C2 RU 2526380C2 RU 2012153414/05 A RU2012153414/05 A RU 2012153414/05A RU 2012153414 A RU2012153414 A RU 2012153414A RU 2526380 C2 RU2526380 C2 RU 2526380C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polyacrylonitrile
- lignin
- hydrolytic lignin
- mixture
- hours
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
- Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения композиционного волокна на основе гидролизного лигнина с полиакрилонитрилом и может быть использовано для формирования прекурсорных композитных волокон в качестве исходного материала для образования углеродных волокон повышенной прочности и термостойкости. Мелкодисперсный гидролизный лигнин растворяют в диметилсульфоксиде до полного набухания при комнатной температуре в течение 10-20 ч и смешивают с раствором полиакрилонитрила в диметилсульфоксиде до образования гомогенного и формовочного раствора, содержащего 70-80% мас. гидролизного лигнина. Раствор фильтруют, дегазируют, загружают в бункер фильеры и подают в осадительную ванну установки для приготовления композитных волокон. Использование изобретения обеспечивает повышение величины утилизируемого гидролизного лигнина, повышение прочности прекурсорного волокна до 50 МПа, повышение термостойкости до 30-40% при 800°С по сравнению с 20% для чистого гидролизного лигнина, улучшение экологии производства. 1 пр.
Description
Изобретение относится к области получения композиционного волокна на основе гидролизного лигнина с полиакрилонитрилом и предназначено для формирования прекурсорных композитных волокон в качестве исходного материала для образования углеродных волокон повышенной прочности и термостойкости.
В настоящее время известны методы получения композитных материалов на основе лигнина, включающие сочетание с помощью механических, химических, термических, радиационных методов различных лигнинов с рядом синтетических полимеров, в качестве которых использованы фенолформальдегидные смеси, незамещенные полиолефины, полиэфиры, полиуретаны. [М.Г.Окунь, И.В.Скрытник, С.И.Сухановский, М.И.Чудаков // Гидрол и лесохим. пром. 1960. №3. С.14-16, Ю.И.Холькин. Химия и использование лигнина. Рига. Зинанте. 480 с, J.F.Kadla, S.Kubo. // Composit.P.A. 2004. Р.395-400, С.М.Крутов, М.Я.Зарубин, Ю.Н.Сазанов. Лигнины. 2011. СПб. 410 с.].
Существенным недостатком упомянутых способов является отсутствие работ по использованию полиакрилонитрила в качестве компонента для получения совместных композитов с лигнинами и, в частности, с гидролизным лигнином.
Наиболее близким по сущности и частично достигнутому результату является способ получения волокна на основе лигнина и полиакрилонитрила, включающий использование органического растворителя, формирование волокон мокрым способом [US №20120003471, класс 428367, 2012].
Существенными и очевидными недостатками указанного прототипа являются следующие. Способ основан на использовании чистого лигнина, получение которого является затратным, при этом используется только не более 45% лигнина с применением токсичных растворителей, которые резко ограничены в технологических процессах и недопустимы в производстве биогенной продукции, связанной с целевой очисткой воды и водных поверхностей. Кроме того, процесс по прототипу усложнен ввиду использования нагрева композиции, требующего дополнительной вытяжки и дезактивации парогазовых фаз.
Технической задачей и положительным результатом заявляемого способа является разработка технологии приготовления гидролизного лигнина для сочетания с полиакрилонитрилом при использовании механо-растворной деструкции для достижения максимальной активации реакционно-способных групп гидролизного лигнина. Получение формовочного раствора на основе гомогенизации гидролизного лигнина с полиакрилонитрилом при различных соотношениях исходных компонентов в среде диметилсульфоксида заданной вязкости для приготовления прекурсорных композитных волокон, повышенной прочности и термостойкости.
Указанная задача и технический результат достигаются в способе получения композиционных волокон на основе гидролизного лигнина с полиакрилонитрилом за счет использования органического растворителя, формования прекурсорных волокон мокрым процессом. Полиакрилонитрил в виде микродисперсного порошка помещают в реакционную камеру, добавляют в нее диметилсульфоксид, смесь перемешивают в течение не менее 5 часов при комнатной температуре, после этого смесь выдерживают в течение 15 часов при указанной температуре до завершения процесса набухания полиакрилонитрила, далее в эту смесь вводят гидролизный лигнин в виде порошка с размером частиц 5-20 µm, предварительного промытого водой и высушенного в вакууме порядка 10-1 мм рт.ст. при температуре 50°С, эту композицию непрерывно перемешивают в течение 25 часов при комнатной температуре, перед формованием волокна смесь фильтруют и дегазируют, подают через фильтр в фильеру, погруженную в осадительную ванну, заполненную водой.
Указанные исходные компоненты берут при следующем соотношении, мас.%: полиакрилонитрил - 15-20, диметилсульфоксид - 80-85, гидролизный лигнин - 70-80, при концентрации исходных компонентов в растворителе 15-30%.
Более полно способ излагается на следующем примере. Композиционный материал в виде волокна получали при взаимодействии гидролизного лигнина с полиакрилонитрилом по следующей технологии: полиакрилонитрил в виде мелкодисперсного белого порошка помещали в колбу на 50 мл в количестве 4,7826 г, содержащую 55г-55 мл диметилсульфоксида, химически чистого (ХЧ). И при перемешивании выдерживали при комнатной температуре в течение 5 часов. После перемешивания смесь выдерживали при той же температуре в течение 15 часов до полного набухания полиакрилонитрила. Далее в содержимое колбы вводили при перемешивании 19,1304 г гидролизного лигнина в виде порошка, измельченного до размеров частиц 5-20µm, промытого водой и высушенного в вакууме 10-1 мм рт.ст. при температуре 50°С. Полученную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 25 ч. Полученную гомогенную смесь (формовочный раствор) использовали для формования прекурсорных композитных нитей по мокрому способу на опытной установке для получения синтетических волокон ИВС РАН. Перед формованием раствор фильтруют от посторонних примесей и дегазируют, после чего подают через фильтр в фильеру, погруженную в осадительную ванну. В качестве осадительной ванны используют воду. Полученное данным способом волокно обладает прочностью 50 МПа, термостойкостью по данным термического анализа при температуре 800°С, равной 40% коксового остатка. Таким образом, разработанный способ позволяет существенно увеличить объем утилизируемого гидролизного лигнина, являющегося неочищенным отходом производства, содержащим вредные примеси. При этом используются только экологически допустимые растворители: вода и диметилсульфоксид (используемые также для медицинских и фармакологических целей); эти положительные данные обеспечивают специализированную направленность процесса карбонизации получаемых прекурсорных волокон на экономически обоснованной технологии.
Claims (1)
1. Способ получения композитного волокна на основе лигнина и полиакрилонитрила, включающий использование органического растворителя, формование волокон мокрым процессом, отличающийся тем, что полиакрилонитрил в виде микродисперсного порошка помещают в реакционную камеру, добавляют в нее диметилсульфоксид, смесь перемешивают в течение не менее 5 часов при комнатной температуре, после этого смесь выдерживают в течение 15 часов при указанной температуре до завершения процесса набухания полиакрилонитрила, далее в эту смесь вводят гидролизный лигнин в виде порошка с размером частиц 5-20 µm, предварительно промытого водой и высушенного в вакууме порядка 10-1 мм рт.ст. при температуре 50°С, эту композицию непрерывно перемешивают в течение 25 часов при комнатной температуре, перед формованием волокна смесь фильтруют и дегазируют, подают через фильтр в фильеру, погруженную в осадительную ванну, заполненную водой, при этом указанные компоненты берут при следующем соотношении, % мас.:
полиакрилонитрил 15-20
диметилсульфоксид 80-85
гидролизный лигнин 70-80,
при концентрации компонентов в растворителе 15-30 % мас.
полиакрилонитрил 15-20
диметилсульфоксид 80-85
гидролизный лигнин 70-80,
при концентрации компонентов в растворителе 15-30 % мас.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012153414/05A RU2526380C2 (ru) | 2012-12-12 | 2012-12-12 | Способ получения композитного волокна на основе гидролизного лигнина с полиакрилонитрилом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012153414/05A RU2526380C2 (ru) | 2012-12-12 | 2012-12-12 | Способ получения композитного волокна на основе гидролизного лигнина с полиакрилонитрилом |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012153414A RU2012153414A (ru) | 2014-06-20 |
RU2526380C2 true RU2526380C2 (ru) | 2014-08-20 |
Family
ID=51213563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012153414/05A RU2526380C2 (ru) | 2012-12-12 | 2012-12-12 | Способ получения композитного волокна на основе гидролизного лигнина с полиакрилонитрилом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2526380C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2604620C1 (ru) * | 2015-07-15 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук | Способ получения композиционного волокнистого адсорбента |
RU2621758C1 (ru) * | 2016-06-21 | 2017-06-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна" (СПбГУПТД) | Способ получения композитного волокна на основе гидролизного лигнина с полиакрилонитрилом |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2156839C2 (ru) * | 1996-03-06 | 2000-09-27 | Мицубиси Рэйон Ко., Лтд. | Волокна фибрилловой системы (варианты), формованное изделие, способ изготовления волокон фибрилловой системы, прядильная фильера для изготовления волокон фибрилловой системы |
US6866931B2 (en) * | 2001-07-11 | 2005-03-15 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Acrylic based composite fiber and method for production thereof, and fiber composite using the same |
-
2012
- 2012-12-12 RU RU2012153414/05A patent/RU2526380C2/ru active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2156839C2 (ru) * | 1996-03-06 | 2000-09-27 | Мицубиси Рэйон Ко., Лтд. | Волокна фибрилловой системы (варианты), формованное изделие, способ изготовления волокон фибрилловой системы, прядильная фильера для изготовления волокон фибрилловой системы |
US6866931B2 (en) * | 2001-07-11 | 2005-03-15 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Acrylic based composite fiber and method for production thereof, and fiber composite using the same |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2604620C1 (ru) * | 2015-07-15 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук | Способ получения композиционного волокнистого адсорбента |
RU2621758C1 (ru) * | 2016-06-21 | 2017-06-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна" (СПбГУПТД) | Способ получения композитного волокна на основе гидролизного лигнина с полиакрилонитрилом |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012153414A (ru) | 2014-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101323445A (zh) | 基于碱木质素制备多孔碳材料的方法 | |
Li et al. | Preparation of carbon fibers from low-molecular-weight compounds obtained from low-rank coal and biomass by solvent extraction | |
RU2526380C2 (ru) | Способ получения композитного волокна на основе гидролизного лигнина с полиакрилонитрилом | |
CN102400244A (zh) | 一种阻燃抗熔滴涤纶短纤的生产方法 | |
CN103993382A (zh) | 一种通过物理共混提高聚丙烯腈纤维预氧化速度的方法 | |
CN104558481B (zh) | 一种保温型木质素基聚氨酯泡沫的制备方法 | |
Anggoro | Use of epoxidized waste cooking oil as bioplasticizer of sago starch-based biocomposite reinforced microfibrillated cellulose of bamboo | |
CN111793338B (zh) | 一种复配型无卤阻燃植物纤维增强聚乳酸材料及其制备方法 | |
Kim et al. | Cellulose-based carbon fibers prepared using electron-beam stabilization | |
CN105401261A (zh) | 一种电解氧化法制备煤沥青基碳纤维的方法 | |
CN102504853A (zh) | 一种生产碳纤维用高软化点沥青的方法 | |
CN109082010A (zh) | 一种无卤膨胀阻燃碳纤维增强聚丙烯树脂复合材料及其制备方法 | |
CN107001766A (zh) | 木质素树脂组合物、固化物和成型物 | |
CN102020739B (zh) | 一类烯烃聚合物和一类混纺纤维及其制备方法和应用 | |
CN106222790B (zh) | 一种高强度复合纤维 | |
CN112176722B (zh) | 一种聚对苯撑苯并二噁唑纤维纺丝油剂及其制备方法 | |
CN109056120A (zh) | 一种利用木质素制备低成本碳纤维的方法 | |
CN114086385A (zh) | 变性纤维、生物基降解材料及其制备方法 | |
TWI643988B (zh) | 利用生質原料轉化生質複合碳纖維之方法 | |
CN112176444A (zh) | 一种可抗氧化的含红豆杉的纤维及其制备方法 | |
CN107760348B (zh) | 一种煤液化残渣制中间相沥青及其制备方法和应用 | |
CN1718627A (zh) | 一种聚丙烯微孔膜及其制备方法 | |
CN110903491A (zh) | 阻燃剂、改性聚乳酸及其制备方法 | |
CN108912482A (zh) | 一种耐腐蚀抗氧化材料的制备方法 | |
CN110387055A (zh) | 一种轻质高强碳纤维复合材料的制备方法 |