UA72780C2 - Method for obtaining fibrous carbon materials by carbonization of cellulose fibrous materials in presence of an organosilicon compound - Google Patents

Method for obtaining fibrous carbon materials by carbonization of cellulose fibrous materials in presence of an organosilicon compound Download PDF

Info

Publication number
UA72780C2
UA72780C2 UA2002064660A UA2002064660A UA72780C2 UA 72780 C2 UA72780 C2 UA 72780C2 UA 2002064660 A UA2002064660 A UA 2002064660A UA 2002064660 A UA2002064660 A UA 2002064660A UA 72780 C2 UA72780 C2 UA 72780C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
specified
fact
organosilicon compound
carbonization
formula
Prior art date
Application number
UA2002064660A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Snecma Propulsion Solide
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 Snecma Propulsion Solide filed Critical Snecma Propulsion Solide
Publication of UA72780C2 publication Critical patent/UA72780C2/uk

Links

Classifications

    • 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
    • D01F11/00Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D01F11/10Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
    • D01F11/14Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with organic compounds, e.g. macromolecular compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

Description

Опис винаходу
Об'єктом даного винаходу є спосіб одержання волокнистих матеріалів із вуглецю шляхом карбонізації 2 целюлозних волокнистих матеріалів за наявності б щонайменше однієї кремнійорганічної сполуки. Ця карбонізація може здійснюватися як безупинним способом, так і переривчастим, тобто окремими циклами.
Отримані волокнисті матеріали з вуглецю можуть, у свою чергу, піддаватися термічній обробці (а саме графітуванню) для створення волокон із заданими характеристиками.
Вперше у світі вуглецеві волокна були отримані з целюлозного прекурсора. Наприкінці 19-го сторіччя на 70 основі таких целюлозних прекурсорів Едисоном були отримані нитки розжарення для ламп розжарювання (Патент СШАА-223898).
Поліакрилонітрил віддавна вважається прекурсором, найбільш придатним для одержання вуглецевих волокон із високою міцністю і високим модулем, призначених особливо для зміцнення композитних матеріалів.
Проте з 1955 року при виготовленні композитних матеріалів вуглець/фенольна смола, застосовуваних для 72 теплового захисту двигунів, використовуються вуглецеві волокна, отримані з віскози. Ці волокна низького модуля мають обмежену теплопровідність. Виготовлення цих волокон потребує прекурсора у вигляді віскозного волокна особливого типу: віскозного волокна кристалічної дезорієнтованої структури |(К.ВАСОМ, Сагроп їіргез їот Кауоп Ргесигзогв, дапз Спетівігу апа РПузісв ої Сагроп, 1973, МоіІ.2, Магзе! ЮОеккег, Мем-Хогк еї Р.О! КУ, 14(А Віеппа! Сопіегепсе оп Сагроп, 1979).
Останнім часом з'ясувалася можливість карбонізації, з одержанням цікавих результатів, віскозних волокон іншого типу, а саме волокон із високим ступенем орієнтації завдяки введенню в процесі карбонізації органічної похідної кремнію.
Таким чином, була виявлена можливість безупинної карбонізації полотен або полотнищ з целюлозних волокон, що мають один напрямок волокнистих елементів. При цьому така карбонізація приводить до одержання с вуглецевих полотен або вуглецевих ниток помітно поліпшеної міцності порівняно з полотнами або нитками, Ге) одержуваними класичним способом (який включає етапи переривчастої попередньої карбонізації, а потім безупинної карбонізації), за умови попереднього просочування зазначеного полотна або полотнища кремнієорганічним продуктом у кількості декількох відсотків. Такий спосіб описаний у патентних документах
Росії МоМо 2045472 і 2047674. о
Як кремнієорганічний продукт у даних документах указаний олігомер, вибраний із со полідиметилфенілалілсиланів, полісилоксанів, поліметилсилоксанів, полісилазанів і поліалюмоорганосилоксанів.
Конкретний характер цього продукту точніше не вказаний. -
У патентному документі Мо2047674 описана доцільність впливу на целюлозні основи, що мають бути піддані с карбонізації, крім зазначеного кремнієорганічного продукту, також мінеральної добавки, названої "сполукою для вогнестійкого просочування", як-от МНАСІ.. в
У цьому контексті оригінальність даного винаходу полягає у виборі специфічних кремнієорганічних сполук у якості добавок, що дають особливий ефект, при карбонізації целюлозних волокнистих матеріалів. Ці сполуки показали себе особливо ефективними для поліпшення властивостей вуглецевих волокон, одержуваних у « результаті карбонізації, при цьому для всіх типів целюлозних матеріалів, що карбонізуються (віскозні волокна, З віскозні штапельні волокна, зокрема, наявні в продажу на товарному ринку), причому карбонізація може с здійснюватися як безупинним, так і переривчастим способом. Введення цих сполук дає позитивний ефект у всіх з» випадках проведення карбонізації як безупинним, так і переривчастим способом; проте була виявлена необхідність уведення цих сполук для безупинної карбонізації деяких основ (вона вможливлює їхню безупинну карбонізацію). Таким чином, даний винахід стосується використання особливого сімейства кремнієорганічних сполук у даному контексті. 7 Задача, на вирішення якої направлений даний винахід, полягає у створенні способу одержання волокнистих ка матеріалів із вуглецю за допомогою здійснюваної безупинно або переривчасто карбонізації целюлозних волокнистих матеріалів за наявності щонайменше однієї кремнієорганічної сполуки. це. Відповідно до винаходу розв'язання поставленої задачі досягається за рахунок способу, відмітна риса якого о 20 полягає в тому, що ця кремнієорганічна сполука вибрана з сімейства олігомерів і смол, сітчастої структури, циклічних або з розгалуженим ланцюгом, що мають середню по числу молекулярну масу від 500 до 10000 й с утворені ланками ланцюга формули зіО, (названих ланками О)) і ланками ланцюга формули ЗіО, Ку (ОК), де: - х, У, 7 є цілими числами, що задовольняють умови - хнунн-4 і «хе З
Оу З
ГФ) Осл« З
Ге - К позначає водень або алкіл-радикал, лінійний або з розгалуженим ланцюгом, що містить від 1 до 10 атомів вуглецю, при цьому різні К можуть бути наявні в одній ланці, якщо у з» 2; во - КЕ позначає, незалежно від К, водень або алкіл-радикал, лінійний або з розгалуженим ланцюгом, що містить від 1 до 10 атомів вуглецю, при цьому різні К' можуть бути наявні в одній ланці, якщо 22» 2; за умови, що: для олігомерів, що мають середню по числу молекулярну масу нижче 1000, 2» 0 у зазначеній формулі ЗІО.Ку(ОК),; і для смол, що мають середню по числу молекулярну масу вище 2000, у » 0 у зазначеній формулі зібуку (ОК),. 65 Мається на увазі, що підвищення міцності філаментарних волокон у процесі карбонізації за наявності цих добавок у порівнянні з їхньою міцністю після карбонізації без добавок відбувається за рахунок поперечного зшивання вуглецевих ланцюгів у ході ароматизації засобами вказаних добавок і/або продуктів їхньої трансформації. Це посилення вуглецевої кристалічної решітки відбувається тільки на поверхні волокон, проте викликане при цьому зменшення дефектів поверхні сприяє значному підвищенню міцності філаментарних
ВОЛОКОН.
Це посилення за рахунок добавок відповідно до винаходу має високу інтенсивність. Воно дозволяє запобігати усадці в процесі карбонізації і навіть розтягувати волокна (до 50905) без їхнього розриву, що забезпечує орієнтування структури цих волокон і зменшення або перерозподіл внутрішніх пір. Воно дозволяє одержувати для всіх типів целюлози (целюлоза з розчинником, а саме віскозне волокно для покришок коліс) філаментарні 7/0 Волокна, що мають міцність порядку від 1500 до 2000МШ і модуль порядку від 70 до 110 ГПа.
Сімейство добавок, використовуваних відповідно до винаходу, являє собою сімейство олігомерів і кремнієорганічних смол, визначених вище.
Це сімейство практично включає дві підсімейства, - з одного боку, олігомери частково гідролізованих органічних силікатів, летких при температурі використання, та з іншого боку - смоли, що є твердими речовинами /5 при температурі навколишнього середовища й осаджуються за допомогою просочування, в оптимальному випадку, їхнім розчином у розчиннику.
Такі олігомери і смоли мають середню по числу молекулярну масу від 500 до 10000, в оптимальному варіанті - від 2500 до 5000. У загальному випадку для олігомерів середня по числу маса складає від 500 до 2000, конкретніше від 500 до 1000, а для смол середня по числу маса складає від 1000 до 10000, конкретніше - від 2000 до 10000.
Зазначені олігомери і смоли мають у своїй хімічній структурі ланки ланцюга формул ЗіО, і 5і 0, Ку (ОК) як це було визначено вище.
Нижче приведені позначення ланок ланцюга формули 5ЗіО, і Зі 0, Ку (ОК), прийняті для зручності опису:
Значення показників Позначення ланок см хе:1у-Зя но М Ге) хАЗ у-оОлхе:1 ОЗ х:дутояно р хАЗу-1,7-0 т . . | «в) зо Як було вказано вище, ланки формули зІО, позначені Оу. що шо
Варто водночас зауважити, що алкіл-радикали К і/або Ку формулі зі О, К/ (ОК); в оптимальному варіанті 00 є алкіл-радикалами, низькими по С.4-С., в особливо оптимальному випадку метил- або етил-радикалами, і м особливо бажано - метил-радикалами.
Серед кремніеорганічних сполук цього сімейства (яке складається з підсімейств олігомерів і смол, як це се було визначено вище) особливо бажаними в аспекті даного винаходу є ті олігомери і смоли, що конкретніше м вказані нижче.
Відповідно до першого бажаного варіанту здійснення кремнієорганічна сполука, що бере участь у способі (варто зауважити, що в рамках винаходу не виключається спільне використання декількох кремніеорганічних сполук), являє собою смолу МО), утворену ланками формули 510, (ланки О)), ланками формули 5ЗіО3-ОН (ланки « 20 Оз) і ланками формули О-5і-Кз (ланки М). Спільна наявність ланок 3 і М цілком доречна. В рамках цього - першого бажаного варіанта здійснення зазначена смола МО включає число пі ланок Су, число по ланок с)» і с число пз ланок М, при цьому оптимально: :з» 2«піх70
З«по50
З«пз:50, а середня по числу молекулярна маса складає від 2500 до 5000. -І Вище було зазначено, що така смола звичайно перебуває у твердому стані при температурі навколишнього середовища. Практично вона залишається надійно твердою при пу ж по ж пз » 10. о Смоли цього типу є в продажу. -І Відповідно до другого бажаного варіанта здійснення кремнігорганічну сполуку, що бере участь у способі (тут також варто зауважити, що можливе спільне використання декількох кремніеорганічних сполук), вибирають бо із частково гідролізованих органічних силікатів, в оптимальному випадку з олігомерів частково гідролізованого о алкіл-силікату, і переважно олігомер частково гідролізованого етил-силікату.
При використанні цього типу кремнієорганічних сполук винахідниками були отримані цікаві результати (щодо механічної міцності одержуваних вуглецевих волокон), подібні до результатів, отримуваних при використанні смол типу МО. Вважається обгрунтованим висновок, що під дією температури і води, що виділяється з целюлози, пари цих сполук ("леткі" олігомери) продовжують полімеризуватися на волокнах у процесі іФ) карбонізації, генеруючи продукти типу зазначених смол МО), тобто продуктів, що мають такий самий вплив на ко поліпшення якості одержуваного вуглецю, що й дані смоли. Можна кваліфікувати ці олігомери як прекурсори таких смол. во У рамках цього другого бажаного варіанта слід зазначити особливо позитивний вплив олігомеру частково гідролізованого етил-силікату, як-от олігомеру цього типу, що виробляється в промислових масштабах у силіконовій індустрії під маркою ТЕО5 40 (і зокрема, реалізується фірмою ВАМЕК під маркою ТЕЗ 40). Мова йде про олігомер тетраетилортосилікату (ТЕО5 28), одержуваний за допомогою його часткового гідролізу.
Наявний у продажу продукт практично являє собою суміш етил-силікату (1 тетраєдр 5104, 1 атом кремнію на б5 молекулу) й олігомеру цього силікату, що включає в себе 9 тетраєдрів 5ІО;, при цьому тетраєдри, що знаходяться на кінцях молекул, мають ланки БІО 3-ОН (ланки 053). Цей продукт дистилює прогресивно відзуге.мператури навколишнього середовища до 50020.
Піддаючи піролізу віскозні нитки в азоті, збагаченому парами цього ТЕО5 40, винахідники одержували вуглецеві волокна з дуже високими механічними властивостями.
Незалежно від того, який у дійсності механізм впливу, використання зазначеного ТЕО5 40 і/або аналогічних сполук складає невід'ємну частину даного винаходу.
Після наведеної вище конкретизації природи обраних відповідно до винаходу кремнієорганічних сполук далі буде поданий опис режиму їхнього введення, який у жодному разі не є обмежувальним. Практично є два режими введення в залежності від природи цієї сполуки. 70 Якщо в способі бере участь нелетка сполука (тобто така, що залишається в основному твердою і/або рідкою до температур, близьких до 40022), її в оптимальному варіанті вводять заздалегідь перед карбонізацією.
Целюлозні волокнисті матеріали попередньо просочують цією сполукою. Можливість цього просочування забезпечується або оптимізується завдяки введенню в загальному випадку щонайменше одного (звичайно одного) розчинника й у загальному випадку щонайменше одного (звичайно одного) плівкоутворювального 75 агента.
Для просочування перед карбонізацією целюлозних волокнистих матеріалів такими нелеткими кремнієорганічними сполуками (однією такою кремнієосрганічною сполукою або щонайменше двома такими в кремнієорганічними сполуками) в загальному випадку використовують ці сполуки у вигляді розчину в розчиннику, як-от перхлоретилен, що легко видаляється перед карбонізацією. Для досягнення гарного розчинення цих сполук у розчиннику та особливо для одержання рівномірної плівки на поверхні просочених целюлозних волокнистих матеріалів доцільним є введення в розчин (принаймні одного) плівкоутворювального агента. Такий плівкоутворювальний агент вибирають із силіконових масел придатної в'язкості (ця в'язкість у загальному випадку складає від 500 до 10000 мПа.с, оптимально від 500 до 5000 мПа.с). Такі масла можуть мати одну з двох формул, (-5(СН»)2-О)4 або (-5(СН»)»-О-51(СьНае)»-О) и. Га
Такі масла деполімеризуються при температурі близько 40029С, доти не граючи жодної ролі в хімічному посиленні поверхні волокон. Проте вони усувають зшивання філаментарних волокон продуктами піролізу о целюлози (гудронами), що могло б викликати крихкість ниток.
Винахідники встановили, що введення силіконового масла з реакційноздатними групами -ОН дозволяє за рахунок реакції груп -ОН із наявною кремнієорганічною сполукою (або сполуками) стабілізувати при більш (ав) високій температурі плівку з цієї кремнієорганічної сполуки (або сполук) на поверхні целюлозної основи.
Таким чином, для гарного просочування поверхні матеріалів, що підлягають карбонізації, передбачається со введення нелетких кремнієорганічних сполук у суміші з плівкоутворювальним агентом (оптимально вибраним із ї- силіконових масел, не реакційноздатних і реакційноздатних) у вигляді розчину в розчиннику.
Такий плівкоутворювальний агент вводять у загальному випадку в кількості від 10 до 5095 щодо ваги см
Кремнієорганічної сполуки (сполук) (нелеткої або нелетких). ї-
У тому гіпотетичному випадку, коли одна або декілька кремнієорганічних сполук, що вводяться, є леткою (леткими), тобто вона або вони дистилюють у значному обсязі в температурній області до 4002С, просочування нею або ними основи, що підлягає карбонізації, не передбачається. В цьому гіпотетичному випадку целюлозні « волокнисті матеріали карбонізують за наявності пари цієї сполуки або сполук. Карбонізацію виконують, принаймні частково, в оптимальному випадку принаймні на перших етапах, при такій леткій кремнієорганічній - с сполуці (сполуках). и Зазначену кремнієорганічну сполуку (сполуки) вводять у загальному випадку в інертному газі. ,» Тут варто зробити вказівку загального характеру, що кремнієорганічні сполуки, як це очевидно, вводять в оптимальній кількості, - у загальному випадку від 1 до 1095 відносно ваги целюлозних матеріалів. Кількість повинна бути достатньою для одержання очікуваного ефекту, але не занадто великою, інакше може -і спостерігатися ефект небажаного склеювання. Фахівець у даній галузі може оптимізувати кількість введених з кремнієорганічних сполук, використання яких передбачене в рамках способу за винаходом.
Винахідники встановили також, що сприятливий вплив зазначених кремнієорганічних сполук може бути -і додатково посилений за допомогою спільного введення мінеральної добавки. со 50 Таким чином, згідно з бажаним варіантом здійснення способу за винаходом целюлозні волокнисті матеріали просочують перед карбонізацією також щонайменше однією мінеральною добавкою, кислотою або на основі (42) Льюіса.
Зазначена мінеральна добавка може бути вибрана з галогенідів, сульфатів і фосфатів амонію, натрію, сечовини та їхніх сумішей.
В оптимальному випадку вона являє собою хлорид амонію (МНАСІ) або діаміачний (МНА)»НРО,). о Таким чином, можуть здійснюватися також два послідовних етапи просочування целюлозного волокнистого матеріалу (один етап просочування нелеткою кремнієорганічною сполукою та інший етап просочування ко мінеральною добавкою, в будь-якому порядку) або один етап просочування цією мінеральною добавкою перед карбонізацією за наявності леткої кремнієорганічної сполуки. Ці варіанти не є обмежувальними. 6о0 Відповідно до іншого бажаного варіанта здійснення способу за винаходом замість попереднього просочування мінеральною добавкою починають карбонізацію в атмосфері, що містить хлорид водню (газоподібний НСТ1). Ця атмосфера звичайно містить зазначений хлорид водню, розчинений у повітрі або в азоті.
Під початком процесу карбонізації мається на увазі перший етап термообробки (виконуваний безупинним або переривчастим способом), після закінчення якої, одержують карбонізований целюлозний волокнистий матеріал. 65 Перший етап звичайно виконують при температурах між 100 і 25020. По суті він може бути точніше визначений як етап релаксації - попереднього зневоднювання перед карбонізацією як такою.
При введенні такої мінеральної добавки можна одержувати дуже цікаві результати, а саме підвищені міцності вуглецевих волокон при поліпшеному виході вуглецю (від 25 до 3095) у порівнянні з його одержанням без добавки (від 15 до 20905).
Як уже було зазначено вище, добавки за винаходом мають позитивний вплив як у процесах карбонізації, здійснюваних переривчасто, так і при безупинній карбонізації. Встановлено, що вони дають можливість здійснювати безупинним способом певні процеси карбонізації (тоді як їхнє здійснення відповідно до рівня техніки було можливо тільки переривчастим способом).
Таким чином, згідно з бажаним варіантом здійснення спосіб за винаходом виконують безупинно. 70 Ї нарешті, варто нагадати, що спосіб за винаходом, - карбонізація целюлозних волокнистих матеріалів за наявності специфічних в кремнієорганічних сполук, - становить особливий інтерес у тому відношенні, що він дозволяє здійснювати ефективну карбонізацію всіх типів целюлози в різноманітних формах у переривчастому або безупинному режимі.
Целюлозні волокнисті матеріали можуть мати вигляд ниток або текстильних полотен (тканин, трикотажу, /5 повсті, нетканих полотен, полотнищ з волокон, що мають один напрямок волокнистих елементів, стрічок з одним напрямком волокнистих елементів та ін.).
Ці целюлозні волокнисті матеріали можуть являти собою будь-які типи віскозного волокна і штапелю. В цьому відношенні спосіб за винаходом становить особливий інтерес: він дозволяє використовувати наявні на ринку матеріали широкого асортименту й одержувати вуглецеві волокнисті матеріали високої якості. За допомогою 2о Відомих способів рівня техніки такі високоякісні матеріали могли бути отримані тільки з целюлозних волокнистих матеріалів особливих типів.
Таким чином, спосіб за винаходом, - з описаним вище введенням кремнієорганічних сполук, - має особливі переваги при використанні для карбонізації наявних на ринку в широкому асортименті целюлозних основ, як-от віскозні волокна, застосовувані для армування покришок коліс. сч
Очевидно, що галузь застосування способу не обмежується карбонізацією таких основ.
Далі винахід буде проілюстровано такими прикладами. і)
Приклад 1
Целюлозну нитку високої міцності на розрив, 3680 датекс (тип зирег 3), міцністю 50 сН/гекс (діаметр філаментарних волокон 12,7мкм) знежирювали перхлоретиленом і потім просочували в 39о-ній кількості по вазі о зо Сумішшю смоли МО і реакційноздатного не каталізованого силіконового масла, що поставляється до продажу фірмою КПодіа 5іїсопез (під маркою КНОБОК5БІЇ. КТМ 121). со
Просочування здійснювали шляхом занурення нитки в 3,595-ний по вазі розчин цієї суміші в перхлоретилені. ч-
Після видалення перхлоретилену целюлозну нитку піддавали піролізу з вільною усадкою (0,0049Н; 0,59) із дотриманням такого температурного профілю: с - при 1702С протягом 90 хвил, у повітрі; ї- - послідовно: 2309С, 28592, 31590, 3309С, 4009С, 4859Є, 55590 і 6559С, протягом бхвил при кожній температурі, в азоті; - при 12002С протягом 2,5 хвил, в азоті. «
Цей піроліз у даному прикладі здійснення виконували переривчасто, проте він може виконуватися також і 470 безупинно. - с Відділені з карбонізованої нитки філаментарні волокна мали міцність на розрив 1125 Мпа і модуль 40 ГПа а для діаметра 5,8мкм. Усадка в процесі карбонізації склала 40905 по осі волокон. "» Вихід по карбонізації склав 16905.
Приклад 2
Целюлозну нитку, ідентичну нитці за прикладом 1, після знежирювання перхлоретиленом просочували в -і 290о-ній кількості по вазі сумішшю з 4095 (по вазі) смоли МО (2595 ланок М: -0О-5І(СН»з)3,25906 ланок Оз: ЗІОЗ-ОН і т 5Одо ланок Оу): ЗІО)) середньої по числу молекулярної маси М: 4700, ммоль/г із вмістом -ОН- 1,7 ммоль/г, розчиненої в бОбо (по вазі) нереакційноздатного поліметилсилоксанового масла середньої по числу - І молекулярної маси М, - 25000 ммоль/г. со 50 Просочування здійснювали шляхом пропускання нитки в 2,590-ній кількості по вазі розчину суміші смоли МО і нереакційноздатного силоксанового масла в перхлоретилені. Після видалення перхлоретилену целюлозну нитку 62 піддавали піролізу під натягом 0,53 Н (54 9) відповідно до температурного профілю за прикладом 1.
Відділені з нитки вуглецеві філаментарні волокна мали міцність на розрив 1800МШ і модуль 66 Ша для діаметра 4,4мкм. Подовження в процесі карбонізації склало 7,190. 5Б Вихід по карбонізації склав 16,195.
Приклад З о Целюлозну нитку в мезофазі (міцність на розрив 1ООс/текс), виготовлену відповідно до патентної заявки ЄПВ іме) А-0179822 (Міспеїїп), 1900 датекс (середній діаметр філаментарного волокна 12,5мкм), знежирювали, просочували кремнієсрганічною добавкою за прикладом 2 і піддавали піролізу під натягом 0,39Н (4091) 60 відповідно до температурного профілю за прикладом 1.
Відділені з нитки вуглецеві філаментарні волокна мали міцність на розрив 1800МПа і модуль 100 ГПа.
Діаметр дорівнював З,8мкм, подовження в процесі карбонізації склало 52965.
Вихід по карбонізації склав 17,39.
Приклад 4 65 Целюлозну нитку, ідентичну нитці за прикладом 1, знежирювали перхлоретиленом і потім безпосередньо піддавали піролізу по термічному профілю відповідно до приклада 1 з тією різницею, що до температури 48590 піроліз здійснювали в азоті, збагаченому парами тетраетилортосилікату, причому цей тетраетилортосилікат містився в тиглі з кремнезему, та його постійно підтримували під температурою, що дорівнювала половині величини температури волокон. Цей етап продовжували до досягнення волокнами температури 485 С, при
Якій цей тетраетилортосилікат вилучали.
Використовували тетраетилортосилікат, що поставляється до продажу фірмою ВАМЕК під маркою ТЕЗ 40.
Відділені з отриманої нитки вуглецеві філаментарні волокна мали міцність на розрив 930 МПа і модуль 38
ГПа для діаметра філаментарних волокон 5,5мкм. Усадка від карбонізації склала 3895 по осі волокон. Вихід по карбонізації склав 14,59605. 70 Приклад 5
Целюлозну нитку, ідентичну нитці за прикладом 1, знежирювали і потім просочували кремнієорганічною добавкою, як у прикладі 1. Потім її також просочували 895-ною кількістю по вазі МНАСІ шляхом пропускання у водяному розчині з 1395-ним вмістом по вазі цього МНАСІ.
Нитку сушили при 10023 протягом ЗОхвил, надлишок МН СІ видаляли за допомогою полоскання протягом 75 декількох секунд у дистильованій воді.
Далі нитку сушили при 1002 протягом 1 год і потім піддавали піролізу до 120029С, як у прикладі 1.
Відділені з карбонізованої нитки вуглецеві філаментарні волокна мали міцність на розрив 1200 МПа і модуль 45 ГПа для діаметра 8,3 мкм. Усадка в процесі карбонізації скдала 32,3905.
Вихід по карбонізації склав 30905.
Приклад 6
Целюлозну нитку, ідентичну нитці за прикладом 1, знежирювали і потім просочували кремнієорганічною добавкою, як у прикладі 1. Потім її піддавали піролізу відповідно до термічного профілю за прикладом 1, але із заміною етапу - при 1702С протягом 90 хвил, на етап - при 1702С протягом 90 хвил під сумішшю НСІ/М» (1:1).
Відділені з карбонізованої нитки вуглецеві філаментарні волокна мали міцність на розрив 135О0МПаі модуль Се 50 ГПа для діаметра 8,бмкм. Усадка від карбонізації склала 31,595. (5)
Вихід по карбонізації склав 27905.
Приклад 7 (порівняльний)
Целюлозну нитку, ідентичну нитці за прикладом 1, знежирювали перхлоретиленом і потім без просочування полігідросилоксановою добавкою піддавали піролізу по термічному профілю відповідно до приклада 1. (ав)
Відділені з отриманої нитки філаментарні волокна мали міцність на розрив усього 660МПа і модуль З8ГПа со для діаметра філаментарних волокон 5,8 мкм. ча

Claims (1)

  1. Формула винаходу с -
    1. Спосіб одержання волокнистих матеріалів із вугледю за допомогою безупинної або переривчастої карбонізації целюлозних волокнистих матеріалів за наявності щонайменше однієї кремнієорганічної сполуки, який відрізняється тим, що вказану кремнієорганічну сполуку вибирають із сімейства олігомерів і « смол, сітчастої структури, циклічних або з розгалуженим ланцюгом, що мають середню по числу молекулярну 470 масу від 500 до 10000 й утворені ланками ланцюга формули 5іО, (названих ланками Оу) і ланками ланцюга - с формули зі О, Ку (ОК),, де: ц - КО, х є цілими числами, що задовольняють умови "» хутинЯ ях, пу 75 дДхих; - К позначає водень або алкіл-радикал, лінійний або з розгалуженим ланцюгом, що містить від 1 до 10 ко атомів вуглецю, при цьому різноманітні К можуть бути наявними в одній ланці, якщо У 22 ; -1 - К позначає, незалежно від К, водень або алкіл-радикал, лінійний або з розгалуженим ланцюгом, що містить від 1 до 10 атомів вуглецю, при цьому різноманітні К' можуть бути наявними в одній ланці, якщо 7222 ; (ее) за умови, що для олігомерів, що мають середню по числу молекулярну масу нижчу від 1000, 750 у о зазначеній формулі зі 0, КК. (ОК),; і для смол, що мають середню по числу молекулярну масу вищу від 2000, у х 0 у вказаній формулі зі О, КУ (ОК.
    2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вказана кремнієорганічна сполука являє собою силоксанову смолу, утворену ланками формули 510, (ланки О)), ланками формули 5103-ОН (ланки О3) і ланками формули О-5і-Кз (ланки М), в оптимальному варіанті утворену числом піланок су, числом п» ланок Оз і числом пз ланок о М, при цьому оптимально 2 «пі; 570, 3 по 5501 3 па 450, її середня по числу молекулярна маса складає о від 2500 до 5000.
    З. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вказану кремнієорганічну сполуку вибирають із частково 60 гідролізованих органічних силікатів, в оптимальному випадку з олігомерів частково гідролізованого алкілсилікату, і переважно олігомерів частково гідролізованого етилсилікату.
    4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що вказана кремнієорганічна сполука не є леткою, а вказані целюлозні волокнисті матеріали попередньо просочують зазначеною кремнієорганічною сполукою перед згаданою карбонізацією. бо 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що для виконання просочування зазначених матеріалів вказаною сполукою її вводять у суміші з плівкоутворювальним агентом, в оптимальному випадку, вибраним з реакційноздатних або нереакційноздатних силіконових масел у вигляді розчину в розчиннику.
    б. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що вказану кремнієорганічну сполуку вводять у суміші із силіконовим маслом в'язкістю від 500 до 5000 мпПас ,
    7. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що вказана кремнієорганічна сполука є леткою, а зазначені целюлозні волокнисті матеріали карбонізують за наявності її пари.
    8. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що зазначені целюлозні волокнисті матеріали просочують перед карбонізацією також щонайменше однією мінеральною добавкою, кислотою або на основі
    7/0. Льюіса.
    9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що вказана мінеральна добавка вибрана з галогенідів, сульфатів і фосфатів амонію, натрію, сечовини та їхніх сумішей і в оптимальному випадку вона являє собою хлорид амонію (МНАСІ) або діаміачний фосфат (МНА)»НРО,).
    10. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що карбонізацію зазначених целюлозних /5 Волокнистих матеріалів починають в атмосфері, що містить хлорид водню.
    11. Спосіб за будь-яким з пп. 1-10, який відрізняється тим, що зазначену карбонізацію здійснюють безупинним способом.
    12. Спосіб за будь-яким з пп. 1-10, який відрізняється тим, що зазначену карбонізацію здійснюють переривчастим способом.
    13. Спосіб за будь-яким з пп. 1-12, який відрізняється тим, що зазначені целюлозні волокнисті матеріали мають вигляд ниток або текстильних полотен типу тканин, трикотажу, повсті, нетканих полотен, полотнищ з волокон, що мають один напрямок волокнистих елементів, стрічок з одним напрямком волокнистих елементів.
    14. Спосіб за будь-яким з пп. 1-13, який відрізняється тим, що зазначені целюлозні волокнисті матеріали є, зокрема, віскозними волокнами, застосовуваними для армування покришок коліс. с
    0. й й й 0. о Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2005, М 4, 15.04.2005. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. «в) (ее) у с і -
    - . и? -і іме) -і (ее) (42) іме) 60 б5
UA2002064660A 1999-12-06 2000-05-12 Method for obtaining fibrous carbon materials by carbonization of cellulose fibrous materials in presence of an organosilicon compound UA72780C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9915329A FR2801907B1 (fr) 1999-12-06 1999-12-06 Carbonisation de materiaux fibreux cellulosiques en presence d'un compose organosilicie
PCT/FR2000/003389 WO2001042544A2 (fr) 1999-12-06 2000-12-05 Carbonisation de materiaux fibreux cellulosiques en presence d'un compose organosilicie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA72780C2 true UA72780C2 (en) 2005-04-15

Family

ID=9552914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2002064660A UA72780C2 (en) 1999-12-06 2000-05-12 Method for obtaining fibrous carbon materials by carbonization of cellulose fibrous materials in presence of an organosilicon compound

Country Status (12)

Country Link
US (1) US7226639B2 (uk)
EP (1) EP1259665B1 (uk)
JP (1) JP4651256B2 (uk)
AT (1) ATE265560T1 (uk)
AU (1) AU2183401A (uk)
BR (1) BR0016124B1 (uk)
DE (1) DE60010343T2 (uk)
FR (1) FR2801907B1 (uk)
MX (1) MXPA02005624A (uk)
RU (1) RU2256013C2 (uk)
UA (1) UA72780C2 (uk)
WO (1) WO2001042544A2 (uk)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2801906B1 (fr) * 1999-12-06 2002-03-01 Snecma Carbonisation de materiaux fibreux cellulosiques en presence d'un compose organosilicie
ATE361383T1 (de) * 2004-12-07 2007-05-15 Snecma Propulsion Solide Verfahren zur herstellung von garnen oder faserblättern aus kohlenstoff ausgehend von einem cellulosematerial
JP4936478B2 (ja) * 2009-01-14 2012-05-23 前田 俊克 炭素化布帛の製造方法及び炭素化布帛
JP5271887B2 (ja) * 2009-05-08 2013-08-21 国防科学研究所 ライオセル系炭素繊維及び炭素織物の製造方法
RU2459893C1 (ru) * 2011-03-18 2012-08-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "УВИКОМ" (ООО НПЦ "УВИКОМ") Способ получения углеродного волокнистого материала
RU2490378C1 (ru) * 2012-03-23 2013-08-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "УВИКОМ" (ООО НПЦ "УВИКОМ") Способ получения углеродного волокнистого материала
KR101285702B1 (ko) * 2012-09-03 2013-07-12 국방과학연구소 섬유강화 복합재료
CA2987025C (en) 2015-06-11 2023-06-13 Stora Enso Oyj A fiber and a process for the manufacture thereof

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3174895A (en) * 1960-09-07 1965-03-23 Union Carbide Corp Graphite cloth laminates
US3628985A (en) * 1965-10-23 1971-12-21 Owens Illinois Inc Organopolysiloxane impregnated fibrous sheet and method of producing same
GB1130304A (en) * 1966-01-12 1968-10-16 V Nii Elektrotekhniki Process for manufacture of flexible graphite material from rayon cord
GB1222881A (en) * 1967-01-06 1971-02-17 Nippon Carbon Company Ltd Process for the preparation of carbon fibers
GB1301101A (en) * 1969-01-08 1972-12-29 Secr Defence Improvements in the manufacture of carbon
JPS5540687B2 (uk) * 1971-10-04 1980-10-20
DE2320825C2 (de) * 1973-04-25 1983-11-17 Deutsches Wollforschungsinstitut an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen, 5100 Aachen Verfahren zum Carbonisieren von Cellulosematerialien
FR2421982A1 (fr) * 1978-04-03 1979-11-02 Saint Gobain Composition d'ensimage et fibres de verre traitees a l'aide de cette composition
JPS5950188B2 (ja) * 1979-07-18 1984-12-06 麒麟麦酒株式会社 ガラス容器の擦り傷遮蔽用組成物
RU2045472C1 (ru) * 1992-09-04 1995-10-10 Казаков Марк Евгеньевич Способ получения углеродного волокнистого материала
DE4330967A1 (de) * 1993-09-13 1995-03-16 Pfersee Chem Fab Organische Siliciumverbindungen enthaltende Zusammensetzungen für die Behandlung von Fasermaterialien
DE4415062B4 (de) * 1994-04-29 2004-04-01 Stockhausen Gmbh & Co. Kg Mittel und Verfahren zur Hydrophobierung von Ledern und Pelzen
JPH09228255A (ja) * 1996-02-15 1997-09-02 Toshiba Silicone Co Ltd 繊維処理剤
US5766322A (en) * 1996-10-30 1998-06-16 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Organopolysiloxane waterproofing treatment for porous ceramics
FR2760759B1 (fr) * 1997-03-14 1999-06-11 Carbone Ind Procede de realisation de textures activees en fibres de carbone
JPH11240779A (ja) * 1998-02-27 1999-09-07 Tokai Carbon Co Ltd Si含有多孔質炭素材の製造方法
US6605123B1 (en) * 1999-04-16 2003-08-12 General Electric Company Silicone finishing compositions and processes

Also Published As

Publication number Publication date
FR2801907A1 (fr) 2001-06-08
EP1259665B1 (fr) 2004-04-28
JP2003516478A (ja) 2003-05-13
MXPA02005624A (es) 2004-09-10
US7226639B2 (en) 2007-06-05
DE60010343D1 (de) 2004-06-03
DE60010343T2 (de) 2005-05-04
ATE265560T1 (de) 2004-05-15
JP4651256B2 (ja) 2011-03-16
BR0016124A (pt) 2002-11-19
FR2801907B1 (fr) 2002-03-01
AU2183401A (en) 2001-06-18
EP1259665A2 (fr) 2002-11-27
RU2256013C2 (ru) 2005-07-10
BR0016124B1 (pt) 2012-01-10
WO2001042544A2 (fr) 2001-06-14
US20020182139A1 (en) 2002-12-05
RU2002115274A (ru) 2004-01-10
WO2001042544A3 (fr) 2001-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. Structural evolution of polyacrylonitrile fibers in stabilization and carbonization
US3969268A (en) Process for preparing active carbon fibers
UA72780C2 (en) Method for obtaining fibrous carbon materials by carbonization of cellulose fibrous materials in presence of an organosilicon compound
RU2424385C1 (ru) Способ получения углеродного волокна и материалов на его основе
JPH0627172B2 (ja) 光学的異方性ピッチの製造方法
RU2258773C2 (ru) Способ получения углеродного волокнистого материала
RU2384657C2 (ru) Способ получения углеродного волокна и материалов на его основе
US3811927A (en) Process for vapor deposition on glassy-carbon substrate
US3903220A (en) Method for producing carbon fibers
JP2003113537A (ja) 窒化ホウ素層を繊維表面に有する炭化珪素繊維及びその製造方法
US4873039A (en) Method for producing shaped articles of ceramics
EP0295684A2 (en) Process for producing conductive graphite fiber
JP4022606B2 (ja) 膨張黒鉛、その製造方法および油吸収材
JPS60185817A (ja) 高強度無機繊維の製造方法
US6241923B1 (en) Process for the production of carbon fibers
US9403936B2 (en) Method for preparing a pitch for carbon fibers and a pitch for carbon fibers prepared by the same
FR2650831A1 (fr) Procede de reticulation par voie humide de polysilazanes, notamment pour l'obtention de fibres ceramiques
JPH0649767B2 (ja) ほう素、窒素およびけい素を基剤とする有機金属セラミック先駆物質
JPH0823087B2 (ja) 窒化珪素繊維の製造方法
JPH0737684B2 (ja) SiC−C系連続無機繊維およびその製造方法
JPS59147081A (ja) 炭素繊維の製造方法
JPS6227165B2 (uk)
JPS6234985A (ja) 炭素材用ピツチの製造方法
FR2650830A1 (fr) Procede de reticulation de polysilazanes notamment pour l'obtention de fibres ceramiques
JPH0351316A (ja) 窒化珪素質繊維の製造方法