RU2791775C1 - Method for producing hollow carbon fibers - Google Patents
Method for producing hollow carbon fibers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2791775C1 RU2791775C1 RU2022108190A RU2022108190A RU2791775C1 RU 2791775 C1 RU2791775 C1 RU 2791775C1 RU 2022108190 A RU2022108190 A RU 2022108190A RU 2022108190 A RU2022108190 A RU 2022108190A RU 2791775 C1 RU2791775 C1 RU 2791775C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- carbon fiber
- pitch
- hollow
- fiber
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к углеродным материалам, в частности к получению полых углеродных волокон (УВ), используемых для изготовления капилляров, мембран, фильтров, разделителей в отсеках батарей и композиционных материалов. Подобные углеродные материалы, в связи химической инертностью и высокой термостойкостью, могут быть использованы при работе в агрессивных средах и при повышенной температуре рабочей зоны, в том числе в качестве высокотемпературных фильтров.The present invention relates to carbon materials, in particular to the production of hollow carbon fibers (CF) used for the manufacture of capillaries, membranes, filters, separators in battery compartments and composite materials. Such carbon materials, due to their chemical inertness and high thermal stability, can be used when working in aggressive environments and at elevated temperatures of the working zone, including as high-temperature filters.
В настоящее время известны многие способы получения и применения полых УВ. Сырьем для получения УВ используют такие прекурсоры, как волокна из полиакрилонитрила (ПАН), обычный и жидкокристаллический мезофазный пеки (нефтяной изотропный пек), вискозные нити, целлюлоза (хлопковое волокно), гидратцеллюлоза, феноло-формальдегидная смола и др.Currently, there are many ways to obtain and use hollow hydrocarbons. The raw materials for producing hydrocarbons are such precursors as polyacrylonitrile (PAN) fibers, ordinary and liquid crystal mesophase pitch (petroleum isotropic pitch), viscose threads, cellulose (cotton fiber), hydrated cellulose, phenol-formaldehyde resin, etc.
Наиболее ранним из известных является [Hulteen, J. С, Chen, Н. X., Chambliss, С.K., and Martin, С.R. (1997). Template synthesis of carbon nanotubule and nanofiber arrays. Nanostruct. Mater. 9, 133-136. doi: 10.1016/S0965-9773(97)00036-6] способ получения полого УВ с использованием пористых анодных пластин из оксида алюминия. В этом способе анодные пластины пропитывают раствором полиакрилонитрила и затем высушивают, далее нагревают без доступа воздуха, осуществляя карбонизацию полиакрилонитрила в порах. При карбонизации происходит усадка образующегося углеродного материала в сторону стенок пор с образованием внутренней полости. На этом этапе получают анодные пластины, стенки пор которых покрыты изнутри углеродом. Далее в этом способе оксид алюминия растворяют в горячей щелочи высвобождая таким образом полые УВ. К недостаткам такого метода можно отнести то, что длина волокна ограничена толщиной анодной пластины, а также дороговизну анодных пластин как расходного материала и большое количество агрессивных жидких отходов.The earliest known is [Hulteen, J. C, Chen, H. X., Chambliss, C. K., and Martin, C. R. (1997). Template synthesis of carbon nanotubule and nanofiber arrays. Nanostruct. mater. 9, 133-136. doi: 10.1016/S0965-9773(97)00036-6] a method for producing a hollow carbon fiber using porous aluminum oxide anode plates. In this method, the anode plates are impregnated with a solution of polyacrylonitrile and then dried, then heated without access to air, carrying out the carbonization of polyacrylonitrile in the pores. During carbonization, the resulting carbon material shrinks towards the pore walls with the formation of an internal cavity. At this stage, anode plates are obtained, the pore walls of which are coated from the inside with carbon. Further in this method, aluminum oxide is dissolved in hot alkali, thus releasing hollow hydrocarbons. The disadvantages of this method include the fact that the length of the fiber is limited by the thickness of the anode plate, as well as the high cost of anode plates as a consumable material and a large amount of aggressive liquid waste.
Известен в нескольких вариантах [Loscertales, I. G., Barrero, A., Marquez, М., Spretz, R., Velarde-Ortiz, R., and Larsen, G. (2004). Electrically forced coaxial nanojets for one-step hollow nanofiber design. J. Am. Chem. Soc. 126, 5376-5377. doi: 10.1021/ja049443j; Wang, Y., Li, G., Jin, J., and Yang, S. (2017]. Hollow porous carbon nanofibers as novel support for platinum-based oxygen reduction reaction electrocatalysts. Int. J. Hydrog. Energy 42, 5938-5947. doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.02.012] способ изготовления полых УВ путем наноспиннинга двух разных полимеров: легкоразлагаемого для образования удаляемого ядра и карбонизующегося для образования наружной оболочки. Полученное двуслойное волокно подвергают двухшаговой термической обработке, сначала испаряя полимер из ядра, затем карбонизируя полимер во внешней оболочке. К недостаткам такого метода можно отнести то, что применение наноспиннинга приводит к образованию наноразмерного волокна, обладающего высокой удельной поверхностью, что может противоречить применению в большинстве областей в силу пониженной устойчивости.Known in several variants [Loscertales, I. G., Barrero, A., Marquez, M., Spretz, R., Velarde-Ortiz, R., and Larsen, G. (2004). Electrically forced coaxial nanojets for one-step hollow nanofiber design. J. Am. Chem. soc. 126, 5376-5377. doi: 10.1021/ja049443j; Wang, Y., Li, G., Jin, J., and Yang, S. (2017), Hollow porous carbon nanofibers as novel support for platinum-based oxygen reduction reaction electrocatalysts, Int. J. Hydrog. Energy 42, 5938 -5947. doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.02.012] a method for manufacturing hollow hydrocarbons by nanospinning of two different polymers: easily decomposable to form a removable core and carbonized to form an outer shell. , then carbonizing the polymer in the outer shell.The disadvantages of this method include the fact that the use of nanospinning leads to the formation of a nanosized fiber with a high specific surface area, which may be contrary to the application in most areas due to reduced stability.
Известен [патент US 9,828,700 В2, МПК D06M 13 / 262, опубликован 24.09.2015] способ изготовления полых УВ из предварительно сформированного многокомпонентного полимерного волокна, содержащего полиолефиновый компонент и внутреннее ядро из легкоразлагаемого компонента. В этом способе сначала многокомпонентное волокно нагревают, удаляя легкоразлагаемый компонент и получая полое полиолефиновое волокно; затем полое полиолефиновое волокно подвергают сульфонированию; затем сульфонированное волокно подвергают высокотемпературной карбонизации и получают полое УВ. К недостаткам такого метода можно отнести сложную процедуру изготовления с применением дорогостоящих полимерных прекурсоров, а также низкое качество образующего готовое волокно углеродного материала, так как высококачественные углеродные материалы образуются при карбонизации не олефинов, а ограниченного круга полимеров-прекурсоров -полиакрилонитрила, вискозы, пека.Known [patent US 9,828,700 B2, IPC D06M 13/262, published 09/24/2015] a method of manufacturing hollow hydrocarbons from a preformed multicomponent polymer fiber containing a polyolefin component and an inner core of a readily decomposable component. In this method, first, the multicomponent fiber is heated to remove the easily degradable component and obtain a hollow polyolefin fiber; then the hollow polyolefin fiber is subjected to sulfonation; then the sulphonated fiber is subjected to high-temperature carbonization and a hollow CF is obtained. The disadvantages of this method include a complex manufacturing procedure using expensive polymer precursors, as well as the low quality of the carbon material forming the finished fiber, since high-quality carbon materials are formed during the carbonization of not olefins, but a limited range of precursor polymers - polyacrylonitrile, viscose, pitch.
Известен [патент US 10,774,447 В2, МПК D01D 5/04, опубликован 01.08.2019] способ изготовления полых УВ из предварительно сформированного многокомпонентного полимерного волокна. В этом способе многокомпонентное полимерное волокно вытягивают из двух полимерных прекурсоров, причем первый прекурсор представляет собой раствор первого полимера и легкоразлагаемого компонента в первом растворителе, в который введено множество углеродных нанотрубок (УНТ); второй прекурсор представляет собой раствор второго полимера во втором растворителе. При этом легкоразлагаемый компонент подбирают таким образом, чтоб он был несмешиваемым с первым полимером и несмачивающим УНТ. При совместном вытягивании первый прекурсор образует внутреннее ядро волокна, а второй прекурсор - наружную оболочку, причем роль УНТ состоит в том, что они способствуют ориентации молекул первого полимера вдоль оси формируемого волокна. Далее в этом способе проводят окисление при нагревании, в ходе чего легкоразлагаемый компонент удаляется из ядра волокна образуя внутреннюю полость, а первый и второй полимеры меняют природу межмолекулярных связей и готовятся к карбонизации. Далее в этом способе проводят карбонизацию путем нагревания в инертной среде, в ходе чего первый и второй полимеры переходят в углеродные фазы образуя таким образом полое УВ, имеющее наружную оболочку (на основе второго полимера), внутренний слой (на основе первого полимера, ориентированного УНТ) и внутреннюю полость. К недостаткам такого метода можно отнести сложную многошаговую процедуру изготовления с применением дорогостоящих полимерных прекурсоров.Known [patent US 10,774,447 B2, IPC
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ получения полых УВ из хлопкового волокна [Yunming Li, Yong-Sheng Hu, Maria-Magdalena Titirici, Liquan Chen, Xuejie Huang. Hard Carbon Microtubes Made from Renewable Cotton as High-Performance Anode Material for Sodium-Ion Batteries. Advanced Energy Materials, 2016, https://doi.org/10.1002/aenm.201600659]. Согласно этому способу хлопковое волокно подвергают быстрому нагреву при 1300°С, что приводит к одновременной более быстрой карбонизации наружных слоев волокна, коллапсу составляющей волокно целлюлозы во внутренней части с образованием внутренней полости и удалением продуктов разложения через внутреннюю полость. К недостаткам данного способа можно отнести несовершенную кристаллическую структуру полученного углеродного материала (так называемый hard carbon) и сильные искажения формы волокна, что является именно следствием быстрого разложения целлюлозы, - это ограничивает возможные области применения областью анодных материалов для аккумуляторов.The closest in technical essence (prototype) is a method of obtaining hollow hydrocarbons from cotton fiber [Yunming Li, Yong-Sheng Hu, Maria-Magdalena Titirici, Liquan Chen, Xuejie Huang. Hard Carbon Microtubes Made from Renewable Cotton as High-Performance Anode Material for Sodium-Ion Batteries. Advanced Energy Materials, 2016, https://doi.org/10.1002/aenm.201600659]. According to this method, the cotton fiber is subjected to rapid heating at 1300°C, which simultaneously leads to faster carbonization of the outer layers of the fiber, the collapse of the cellulose component of the fiber in the inner part to form an inner cavity, and the removal of decomposition products through the inner cavity. The disadvantages of this method include the imperfect crystalline structure of the obtained carbon material (the so-called hard carbon) and strong distortion of the fiber shape, which is precisely the result of the rapid decomposition of cellulose - this limits the possible areas of application to the area of anode materials for batteries.
Задачей заявленного технического решения является разработка упрощенного и ускоренного способа получения полых УВ, пригодных для изготовления мембран, высокотемпературных фильтров и композиционных материалов.The objective of the claimed technical solution is to develop a simplified and accelerated method for obtaining hollow hydrocarbons suitable for the manufacture of membranes, high-temperature filters and composite materials.
Для решения поставленной задачи на основе экспериментальных наблюдений был использован в качестве прекурсора нефтяной изотропный пек и сверхдлинные углеродные нанотрубки. Нефтяной изотропный пек получают из тяжелой смолы пиролиза при Ткип. 240°С, фракционный состав фаз: α1 - 0%, α - 26,5%, β - 64,1%, γ - 9,4%. Температура режима получения плавкого изотропного нефтяного пека 360°С при пониженном давлении (10-13 мм. рт.ст.). Из такого пека легко можно сформовать, окислить и карбонизировать УВ высокого качества как описано [О.Н. Абрамов, Д.В. Сидоров, Т.Л. Апухтина, В.А. Храмкова. Получение пекового углеродного волокна на основе нефтяного сырья. Химия и химическая технология, 2015, том 58, вып. 5, с. 86-89]. Сверхдлинные углеродные нанотрубки получают методом CVD при температуре 1200° разложением смеси этанола-ацетона-тиофена на железосодержащем катализаторе [V.Z. Mordkovich, N.V. Kazennov, V.S. Ermolaev, E.A. Zhukova, A.R. Karaeva, "Scaled-up process for producing longer carbon nanotubes and carbon cotton by macro-spools", Diamond and Related Materials, 2018, 83, pp 15-20. https://doi.org/10.1016/i.diamond.2018.01.017]. В результате экспериментальных наблюдений был сделан вывод о том, что введение определенного количества сверхдлинных УНТ 0,6-1,2% масс. в плавкий нефтяной изотропный пек перед формованием углеродного волокна с нагревом влияет на процесс карбонизации сформованного углеродного волокна в инертной среде (азота, аргона или гелия) и позволяет получать полое УВ, не применяя дополнительных сложных технических приемов изготовления.To solve the problem, on the basis of experimental observations, isotropic petroleum pitch and ultra-long carbon nanotubes were used as a precursor. Petroleum isotropic pitch is obtained from heavy tar pyrolysis at Tbp. 240°C, fractional composition of the phases: α 1 - 0%, α - 26.5%, β - 64.1%, γ - 9.4%. The temperature mode of obtaining fusible isotropic petroleum pitch 360°C at reduced pressure (10-13 mm Hg). From such a pitch, it is easy to form, oxidize and carbonize high quality hydrocarbons as described [O.N. Abramov, D.V. Sidorov, T.L. Apukhtin, V.A. Khramkov. Obtaining pitch carbon fiber based on petroleum raw materials. Chemistry and chemical technology, 2015, volume 58, no. 5, p. 86-89]. Extra-long carbon nanotubes are obtained by CVD at a temperature of 1200° by decomposition of a mixture of ethanol-acetone-thiophene on an iron-containing catalyst [VZ Mordkovich, NV Kazennov, VS Ermolaev, EA Zhukova, AR Karaeva, "Scaled-up process for producing longer carbon nanotubes and carbon cotton by macro-spools", Diamond and Related Materials, 2018, 83, pp 15-20. https://doi.org/10.1016/i.diamond.2018.01.017]. As a result of experimental observations, it was concluded that the introduction of a certain amount of ultra-long CNTs of 0.6-1.2 wt. into fusible isotropic petroleum pitch before forming carbon fiber with heating, it affects the process of carbonization of the formed carbon fiber in an inert atmosphere (nitrogen, argon or helium) and makes it possible to obtain a hollow carbon fiber without applying additional complex manufacturing techniques.
Процесс получения полого углеродного волокна происходит в три стадии:The process of obtaining hollow carbon fiber occurs in three stages:
- на первой стадии в расплав прекурсора - нефтяной изотропный пек, ввводят сверхдлинные углеродные нанотрубки в количестве 0,6 - 1,2% масс., продавливают через фильеру при температуре 200-300°С и формируют пековое углеродное волокно.- at the first stage, ultra-long carbon nanotubes in the amount of 0.6 - 1.2 wt.% are introduced into the melt of the precursor - petroleum isotropic pitch, pressed through the spinneret at a temperature of 200-300 ° C and pitch carbon fiber is formed.
- на второй стадии сформованное пековое углеродное волокно окисляют, выдерживая его на воздухе при температуре 200-300°С, при этом на поверхности образуется неплавкая корочка за счет процесса термоокислительной сшивки.- at the second stage, the formed pitch carbon fiber is oxidized by keeping it in air at a temperature of 200-300°C, while an infusible crust is formed on the surface due to the process of thermal-oxidative crosslinking.
- на третьей стадии производят карбонизацию окисленного пекового УВ постепенным нагреванием в инертной среде (азота, аргона или гелия) при температуре 2200°С. В таких условиях практически полностью разрушаются алифатические боковые цепи, происходит ароматизация циклоалифатических групп, ароматические молекулы конденсируются с образованием полициклических структур, изменяется химический состав пекового УВ и содержание углерода на конечной стадии карбонизации увеличивается до 96% масс. В случае получения У В из нефтяного пека карбонизация приводит к тому, что газообразные продукты разложения просачиваются сквозь неплавкую корочку на внешней стенке УВ, в результате чего образуется сплошное УВ фиг.1А. В случае же добавления к нефтяному изотропному пеку сверхдлинных УНТ в количестве 0,6-1,2% масс. сверхдлинные УНТ армируют наружную стенку УВ и затрудняют проникновение сквозь нее газообразных продуктов разложения, в результате газообразные продукты разложения выталкивают расплавленное ядро через торцевую поверхность волокна образуя полое УВ фиг.1Б.- at the third stage, carbonization of the oxidized hydrocarbon pitch is carried out by gradual heating in an inert medium (nitrogen, argon or helium) at a temperature of 2200°C. Under such conditions, aliphatic side chains are almost completely destroyed, aromatization of cycloaliphatic groups occurs, aromatic molecules condense to form polycyclic structures, the chemical composition of the pitch hydrocarbon changes, and the carbon content at the final stage of carbonization increases to 96 wt%. In the case of obtaining CF from petroleum pitch, carbonization causes the gaseous decomposition products to seep through the infusible crust on the outer wall of the CF, resulting in the formation of a continuous CF of Fig. 1A. In the case of adding ultra-long CNTs to the oil isotropic pitch in the amount of 0.6-1.2% of the mass. extra-long CNTs reinforce the outer wall of the CF and impede the penetration of gaseous decomposition products through it, as a result, gaseous decomposition products push the molten core through the end surface of the fiber, forming a hollow CF figb.
Использование именно сверхдлинных УНТ обусловлено тем, что применение иных видов (коротких) УНТ не приводит к образованию газонепроницаемой армированной неплавкой корочки на поверхности УВ после окисления.The use of ultra-long CNTs is due to the fact that the use of other types of (short) CNTs does not lead to the formation of a gas-tight reinforced infusible crust on the CF surface after oxidation.
Использованный интервал концентраций сверхдлинных УНТ в расплавленном нефтяном изотропном пеке 0,6-1,2% масс., обусловлен тем, что при использовании концентраций менее 0,6% масс. не образуется газонепроницаемая армированная неплавкая корочка на поверхности УВ после окисления; а при использовании концентраций свыше 1,2% масс. не удается провести формование УВ из-за слишком высокой вязкости массы, полученной при введении УНТ.The used concentration range of ultra-long CNTs in molten petroleum isotropic pitch of 0.6-1.2% wt., due to the fact that when using concentrations of less than 0.6% wt. no gas-tight reinforced infusible crust is formed on the surface of the hydrocarbon after oxidation; and when using concentrations above 1.2% of the mass. it is not possible to carry out the molding of the CF due to the too high viscosity of the mass obtained with the introduction of CNTs.
Таким образом, установленный экспериментально совокупный набор оптимальных значений параметров для получения полых УВ позволяет достигнуть поставленную цель.Thus, the cumulative set of optimal parameter values established experimentally for obtaining hollow SWs makes it possible to achieve the set goal.
На фиг.1-2 приведены схема и фотографии, поясняющие изобретение:Figures 1-2 show a diagram and photographs explaining the invention:
на фиг.1 приведена схема, показывающая трансформации сформованного углеродного волокна при окислении и при карбонизации: А - углеродное волокно, сформованное из плавкого нефтяного пека; Б - углеродное волокно, сформованное из смеси плавкого нефтяного пека и 1% масс., сверхдлинных УНТ;figure 1 shows a diagram showing the transformation of the formed carbon fiber during oxidation and carbonization: A - carbon fiber formed from fusible petroleum pitch; B - carbon fiber formed from a mixture of fusible petroleum pitch and 1% wt., ultra-long CNTs;
на фиг.2 показаны электронные микрофотографии УВ, полученного на основе плавкого нефтяного пека: А - из плавкого нефтяного пека, Б - из смеси плавкого нефтяного пека и 0,1% масс., сверхдлинных УНТ, В - из смеси плавкого нефтяного пека и 1% масс., сверхдлинных УНТ.figure 2 shows electron micrographs of hydrocarbons obtained on the basis of fusible petroleum pitch: A - from fusible petroleum pitch, B - from a mixture of fusible petroleum pitch and 0.1% wt., ultra-long CNTs, C - from a mixture of fusible petroleum pitch and 1 % wt., extra long CNTs.
Примеры реализации способа.Examples of the implementation of the method.
Пример 1. Способ получения полого У В осуществляли следующим образом:Example 1. The method of obtaining a hollow U B was carried out as follows:
1. Подготовка прекурсора - нефтяного изотропного пека. Для получения УВ используют нефтяной изотропный пек, полученный из тяжелой смолы пиролиза, температура кипения пека составляла 240°С, волокнообразующие свойства были обеспечены фракционным составом с содержанием фаз: α1 - 0%, α - 26,5%, β - 64,1%, γ - 9,4%. Температура режима получения плавкого изотропного нефтяного пека - 360°С при пониженном давлении (10-13 мм. рт.ст.).1. Precursor preparation - isotropic petroleum pitch. To obtain hydrocarbons, an isotropic petroleum pitch obtained from a heavy pyrolysis resin is used, the boiling point of the pitch was 240 ° C, fiber-forming properties were provided by a fractional composition with a phase content: α 1 - 0%, α - 26.5%, β - 64.1 %, γ - 9.4%. The temperature mode for obtaining fusible isotropic petroleum pitch - 360°C at reduced pressure (10-13 mm Hg).
2. Введение в плавкий нефтяной изотропный пек УНТ до достижения концентрации 1% масс.2. Introduction to the fusible isotropic petroleum pitch of CNTs until a concentration of 1% of the mass is reached.
Операцию проводили в 3 этапа:The operation was carried out in 3 stages:
1) смешивают взвесь сверхдлинных УНТ в толуоле (Ос.ч.) с плавким нефтяным изотропным пеком в инертной среде, производят отгонку толуола (150°С) и останавливают мешалку вследствие затвердевания смеси;1) a suspension of ultra-long CNTs in toluene (Os.ch.) is mixed with fusible isotropic petroleum pitch in an inert atmosphere, toluene is distilled off (150°C) and the stirrer is stopped due to the solidification of the mixture;
2) нагревают смесь плавкого нефтяного изотропного пека и сверхдлинных УНТ до 280 С и перемешивают в течение 2 часов;2) heat the mixture of fusible petroleum isotropic pitch and ultra-long CNTs to 280 C and stir for 2 hours;
3) быстро охлаждают при постоянном перемешивании до затвердевания углеродной массы и выдерживают при пониженном давлении (~ 10 мм. рт.ст.).3) quickly cooled with constant stirring until the carbon mass solidifies and maintained at reduced pressure (~ 10 mm Hg).
3. Формование пекового углеродного волокна3. Pitch carbon fiber molding
Формование пекового углеродного волокна проводят в поршневой машине Fourne KS 42 с диаметром канала фильеры 250 мкм. Скорость подачи сырья (производительность поршня формовочной машины) составлет 0,3-1,0 см3/мин. Давление в камере в пределах 0-5 атм.The formation of pitch carbon fiber is carried out in a Fourne KS 42 reciprocating machine with a die channel diameter of 250 μm. The feed rate of raw materials (capacity of the piston of the molding machine) is 0.3-1.0 cm 3 /min. The pressure in the chamber is within 0-5 atm.
4. Окисление (окислительная стабилизация) пекового углеродного волокна4. Oxidation (oxidative stabilization) of pitch carbon fiber
Окисление пекового углеродного волокна проводят в печи НК 6.6.6/5И4, размеры рабочего пространства - 600×600×600. Окислительная среда - воздух. Температура окисления - 250°С, выход на режим - 67 ч. (для УВ с 1,0 масс. % УНТ - 43 ч.), время на режиме - 1 ч.Oxidation of pitch carbon fiber is carried out in an NK 6.6.6/5I4 furnace, the dimensions of the working space are 600×600×600. The oxidizing medium is air. Oxidation temperature - 250°C, access to the regime - 67 hours (for hydrocarbons with 1.0 wt.% CNT - 43 hours), time on the regime - 1 hour.
5. Карбонизация5. Carbonation
Карбонизацию пекового углеродного волокна проводят при температуре 2200°С, выход на режим - 8 ч. В результате происходит формирование полого УВ.The carbonization of pitch carbon fiber is carried out at a temperature of 2200°C, the output to the mode is 8 hours. As a result, a hollow hydrocarbon is formed.
Примеры 2-5. Способ получения полого УВ осуществляют аналогично Примеру 1, но содержание сверхдлинных УНТ в нефтяном пеке изменяют в пределах 0÷1,5% масс. Изменение содержания сверхдлинных УНТ в пеке приводило к изменению технического результата как показано в таблице 1.Examples 2-5. The method of obtaining a hollow hydrocarbon is carried out similarly to Example 1, but the content of ultra-long CNTs in petroleum pitch is changed within 0÷1.5% of the mass. The change in the content of ultra-long CNTs in the pitch led to a change in the technical result, as shown in table 1.
Таким образом, предложенный способ является упрощенным и ускоренным по сравнению с аналогами и позволяет создавать полые углеродные волокна. Технический результат - полые углеродные волокна со стенками, армированными сверхдлинными углеродными нанотрубками.Thus, the proposed method is simplified and accelerated in comparison with analogues and allows you to create hollow carbon fibers. EFFECT: hollow carbon fibers with walls reinforced with ultra-long carbon nanotubes.
Из приведенных примеров видно, что заявленные в изобретении параметры обоснованы и позволяют получать материал, представляющий собой полые углеродные волокна.From the above examples, it can be seen that the parameters claimed in the invention are justified and make it possible to obtain a material that is a hollow carbon fiber.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2791775C1 true RU2791775C1 (en) | 2023-03-13 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU168848A1 (en) * | Я. А. Сатуновскнй | METHOD OF OBTAINING CARBON FIBER | ||
RU2065470C1 (en) * | 1994-07-27 | 1996-08-20 | Башкирский государственный университет | Method of producing petroleum isotropic fiber-forming pitch |
RU2475463C1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-02-20 | Закрытое акционерное общество "ГрАВИОНИКС-К" (ЗАО "ГрАВИОНИКС-К") | Method of modifying surface of inorganic fibre, modified fibre and composite material |
RU2497752C2 (en) * | 2011-11-29 | 2013-11-10 | Инфра Текнолоджис Лтд. | Method of obtaining long carbon nanopipes and device for thereof realisation |
RU2657505C1 (en) * | 2017-07-28 | 2018-06-14 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" | Method for obtaining nanostructured coal tar asphalt |
US10246798B2 (en) * | 2011-12-10 | 2019-04-02 | The Boeing Company | Method of making fiber with gradient properties |
US10253433B2 (en) * | 2011-12-10 | 2019-04-09 | The Boeing Company | Method of making hollow fiber with gradient properties |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU168848A1 (en) * | Я. А. Сатуновскнй | METHOD OF OBTAINING CARBON FIBER | ||
RU2065470C1 (en) * | 1994-07-27 | 1996-08-20 | Башкирский государственный университет | Method of producing petroleum isotropic fiber-forming pitch |
RU2475463C1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-02-20 | Закрытое акционерное общество "ГрАВИОНИКС-К" (ЗАО "ГрАВИОНИКС-К") | Method of modifying surface of inorganic fibre, modified fibre and composite material |
RU2497752C2 (en) * | 2011-11-29 | 2013-11-10 | Инфра Текнолоджис Лтд. | Method of obtaining long carbon nanopipes and device for thereof realisation |
US10246798B2 (en) * | 2011-12-10 | 2019-04-02 | The Boeing Company | Method of making fiber with gradient properties |
US10253433B2 (en) * | 2011-12-10 | 2019-04-09 | The Boeing Company | Method of making hollow fiber with gradient properties |
RU2657505C1 (en) * | 2017-07-28 | 2018-06-14 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" | Method for obtaining nanostructured coal tar asphalt |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
YUNMING LI et al. "Hard Carbon Microtubes Made from Renewable Cotton as High-Performance Anod Material for Sodium-Ion Batteries", Edvanced Energy Materials, 2016, v.6, is.18. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Banerjee et al. | Recent advancement in coal tar pitch-based carbon fiber precursor development and fiber manufacturing process | |
KR100605006B1 (en) | Preparation method of nano-porous carbon fibers through carbonization of electrospun nano-fibers | |
Mora et al. | A study of pitch-based precursors for general purpose carbon fibres | |
Rosas et al. | Preparation of different carbon materials by thermochemical conversion of lignin | |
KR100805104B1 (en) | Carbonaceous material having high surface area and conductivity and method of preparing same | |
Fitzer et al. | Carbon reinforcements and carbon/carbon composites | |
KR101030738B1 (en) | Carbon molded body prepared with carbon nanofibers web channel and method of preparing the same | |
CN113272484B (en) | Porous carbon fiber and fluid separation membrane | |
CN105696114B (en) | Controllable carbon fibre material aperture and the preparation method and carbon fibre material of porosity | |
US5338605A (en) | Hollow carbon fibers | |
CN114481368B (en) | Hollow carbon nanofiber and preparation method thereof | |
CN111575053B (en) | Method for preparing mesophase pitch by size exclusion separation-thermal polycondensation and application thereof | |
US5433937A (en) | Process for producing carbon preform | |
RU2791775C1 (en) | Method for producing hollow carbon fibers | |
KR20040095804A (en) | Preparation of nanotubular carbon nanofiber by using electrospinning | |
Ermagambet et al. | Methods for producing carbon nanofibers from coal pitch | |
JPH0791372B2 (en) | Method for manufacturing raw material pitch for carbon material | |
JPH069270A (en) | Preparation of carbon/carbon composite material part using mesophase powder | |
KR101221615B1 (en) | Preparation method of carbon nano-fiber using electrospinning | |
US20220010462A1 (en) | Systems and methods for manufacturing carbon fiber from coal | |
KR101970980B1 (en) | High electric conductive carbon fiber and method of manufacturing the same | |
JP2849156B2 (en) | Method for producing hollow carbon fiber | |
US4859382A (en) | Process for preparing carbon fibers elliptical in section | |
JPH05330915A (en) | Production of carbon/carbon composite material | |
Wizon et al. | Continuous filament ceramic fibers via the viscose process |