Способ контроля полиакрилонитрильного сырья для получения углеродных волокон Советский патент 1991 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к способам испытаний и контроля физических свойств материалов электрическими методами и может быть использовано при изготовлении армирующих углеродных волокон для композиционных материалов,

Известен способ определения прочности в петле, при котором проводят выборочные испытания механическим способом, испытывая материал, после чего отбраковывают материал, не удовлетворяющей заданному уровню прочности в петле.

Однако данный способ обладает существенно высокой себестоимостью продукции, обусловленной необходимостью его обработки лишь в конце технологического процесса, который характеризуется большими материальными и энергетическими зат ратами.

Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля полиакрило- нитрильного сырья для получения углеродных волокон, включающий определение физических характеристик сырья и определение по ним прочностных гаойста волокна. Сущность способа

О

со

00

S

заключается в проведении выборочного определения упругопрочностных (модуль упругости и прочность на разрыв и структурных (степень кристалличности, полумаемая рентгенографически) характеристик образцов в виде отрезков комплексной нити, из которой затем по стандартной технологии получают углеродные волокна, на отрезках которых выборочно определяют модуль упругости и прочность на разрыв. Варьируя указанные параметры исходного сырья (комплексной нити) за счет изменений в технологии его изготовления, получают из этого сырья углеродные волокна с различными уп- ругопрочностными свойствами. Далее путем сопоставления упругопрочностных и структурных параметров сырья и упругопрочностных свойств получаемых из него углеродных волокон устанавливается корреляция между этими пар а метрами в виде таблицы данных, которая используется в дальнейшем для проведения контроля качества полиак- рилонитрильного сырья с целью получения из него углеродных волокон с заданным уровнем модуля упругости и прочности на разрыв.

Однако способ характеризуемся невозможностью контроля волокон сырь без их разрушения, что позволяет осуществлять контроль только на начальных и конечных участках волокна, намотанного на бобину, это в свою очередь допускает возможность получения углеродных волокон с низкими прочностными свойствами, невозможностью определения прочности в петле углеродного волокна, которая наряду с модулем упругости и прочностью на разрыв является важнейшей характеристикой углеродного волокна, применяемого в композиционных материалах, малой производительностью контроля, взыванной сложностью и трудоемкостью исследования упругопрочностных и структурных параметров ПАН волокон.

Цель изобретения - повышение качества контроля, а также увеличение производительности процесса с одновременным исключением необходимости разрушения исходного ПАН-жгута.

Способ реализуется в следующей последовательности.

Измеряют электропроводность поли- акрилонитрильного (ПАН) сырья. По зависимдсти, установленной экспериментально, оценивают прочность Р в петле материала, изготовленного из анализируемого сырья, по формуле

0

5

0

5

0

5

0

Р где Р Р

1 л

Р

Ро

Р0-1пр0/р, (1)

прочность в петле углеродного волокна , 8,9 10 Па - экспериментально определенная постоянная 5 - измеренное удельное электросопротивление сырья; 510 Ом м - экспериментально определенная постоянная, определяют прочность в петле углеродного волокна, которое получено из сырья. Таким образом. Таким образом, на основании измерения удедь- ного электросопротивления ПАН сырья, используя установленную зависимость (1), осуществляют контроль его качества с целью получения из него углеродных волокон с заданным уровнем прочности в петле. При этом в результате контроля производят отбраковку сырья со значением удельного электросопротивления, не отвечающим заданной прочности в петле углеродного волокнаi

Пример, В качестве сырья использовали технические ПАН-жгуты (удельная плотность 1,17-1,22 г/см3, линейная плотность жгута 850 текс, ,моноволокна 0,17 текс) различных производственных партий, отличающихся временем наработки, которые подвергали входному контролю путем измерения удельного электросопротивления методом разряда известной емкости через измеряемое сопротивление. С учетом закономерности разряда конденсатора емкостью С через измеряемое сопротивление R и взаимосвязи его с удельным сопротивлением О, последнее рассчитывали по формуле:

о JL, t1 (2)

i 1DL С lnU0/U 1-t/t9T V

где M/L - текс жгута ,

1 - база измерения; D - плотность,

t - время измерения (время разряда конденсатора от на5

V,

ДО

t,,T чальиого напряжения конечного U), характерное время устройства (время утечки), определяемое аналогично времени t, но без включения в

схему измеряемого сопротивления ,

Измерения производили при перемотке технического жгута на бобинах, останавливая перемоточный механизм на время измерения ( мин). База измерения составляла С 0-120) . Указанный процесс измерения не требовал разрушения жгута для приготов- ления образцов.

Результаты измерений удельного электросопротивления р по отдельным участкам длины одного и того же жгута представлены в таблице, из ана- лиэа данных которой следует, что разброс измеренных значений 0- вдоль жгута не превышает 30%, что соответствует

Изобретение относится к способам испытаний и контроля физических свойств материалов электрическими методами и может быть использовано в качестве технологической операции при изготовлении армирующих углеродных волокон для композиционных материалов. Целью изобретения является повышение качества контроля при неразрушающем контроле прочности в петле углеродного волокна и повышение производительности испытаний, Способ заключается в том, что на основании измерения удельного электро- сопоотивления сырья по заранее найденной электрической зависимости осуществляют прочностные свойства волокна, полученного из этого сырья. Способ используется для контроля поли- акрилонитрильного сырья, используемого для получения углеродных волокон. 1 табл. о $ (Л

р р + о.зр

0,997.

Формула из-обретения

Способ контроля полиакрилонитриль- ного сырья для получения углеродных волокон, включающий определение физических характеристик сырья и .определение по ним прочностных свойств углеродного волокна, получаемого из этого сырья, отличающий- с я тем, что, с целью повышения качества контроля при неразрушающем контроле прочности в петле углеродного волокна и повышения производительности, измеряют удельное электросопротивление сырья, а прочность в петле углеродного волокна определяют по формуле

Р Р,

о 1пр0/р,

где Р - прочность в петле ного волокна ,

углерод20

25

30

35

40