Способ получения высокопрочных и высокомодульных углеродных волокон Советский патент 1993 года по МПК D01F9/22 

Изобретение относится к получению высокопрочных углеродных материалов на основе синтетических волокон, в частности на основе волокон из смеси полиакрилонит- рила (ПАН) и бутадиеннйтрильного каучука (СКН-40).

Изобретение позволяет получать углеродные волокна к повышенной прочностью и модулем упругости За сравнительно коррт - кое время окисления и карбонизации путем применения волокон на основе ПАН и бута- диеннитрильного каучука (СКН-40) мокрого способа формования. . :

Введение в состав полиакрилонитриЛа небольшого количества нитрильного каучука позволяет сократить время окисления на 2-4 ч. При этом, не изменяя технологии/ обычно применяемой для получения УВ на основе ПАН, удается получить УВ, имеющие сравнительно высокую прочность и модуль упругости. . ; .

Полученные из смеси волокна окисляют под натяжением при температуре 150- 270°С в воздушной среде в течении 2-4 ч, затем карбонизуют при температуре не ниже 1100°С. Получают УВ со следующими

150-170 кг/мм2 и модуль упруг 25000 кг/мм2.

.Волокна, сформированные лимера (ПАН), термообработан условиях, имеют более, низкие плотность 1,61 г/см3, прочност модуль 4000 кг/мм2..

Пример ,1..Волокно из см рилонитрила и бутадиеннйтри чука (95:5 мае. %) окисляют пакоаке в воздушной среде при ре 150-270°С в течение 4 ч. г Полученное волокно карбо ке аргона при температуре 1100 5 мин. Усадка волокна состав Полученное углеродное вол прочность 170 кс/мм и модул 21000кг/мм

П р и м ер 2. Волокно из см рилрнйтрила и бутадиеннйтрил ка окисляет о методике приме ние 2-3 ч. Получеинбё волокно на графитовые стержни и карбон аргона при 1100°С в течение 10 м ное волокно имеет прочность 1

свойствами: плотность 1,7 г/см , прочность модуль упругости 24000 кг/мм

150-170 кг/мм2 и модуль упругости 21000- Ј 25000 кг/мм2.

.Волокна, сформированные из гомопо- лимера (ПАН), термообработанные в тех же условиях, имеют более, низкие показатели: плотность 1,61 г/см3, прочность 70 кг/мм2, модуль 4000 кг/мм2..

Пример ,1..Волокно из смеси полиак- рилонитрила и бутадиеннйтрильного каучука (95:5 мае. %) окисляют на жесткой пакоаке в воздушной среде при температуре 150-270°С в течение 4 ч.i.- г Полученное волокно карбонизуют в то- J ке аргона при температуре 1100°С в течение О 5 мин. Усадка волокна составляет 6-8%. Полученное углеродное волокно имеет прочность 170 кс/мм и модуль упругости 21000кг/мм .1

П р и м ер 2. Волокно из смеси полиак- рилрнйтрила и бутадиеннйтрильного каучука окисляет о методике примера 1 в течение 2-3 ч. Получеинбё волокно наматывают на графитовые стержни и карбонизуют в токе аргона при 1100°С в течение 10 мин. Углеродное волокно имеет прочность 150 кг/мм2 и

П р и м е р 3. Полиакрилонитрильное волокно обрабатывают по методике примера 1. Получают углеродные волокна с прочностью ВО кг/мм2 и модулем упругости 14000 кг/мм2/

П р и м е р 4 (сравнительный). Волокно из полиакрилонитрила обрабатывают по методике примера 2, Получают хрупкие углеродные волокна, прочность и модуль упругости которых практически определить невозмож : :- : --:... :- ::.

Формула изо б р е т е н и я

Способ получения высокопрочных и высокомодульных углеродных волокон путем

окисления и карбонизации исходных волокон на основе полиакрилонитрила, от л и - чающийся тем, что, с целью значительного сокращения длительности процесса, в качестве исходных применяют волокна из

смеси полиакрилонитрила и бутадиеннит- рильного каучука.

Сущность изобретения: исходное волокно, выполненное в смеси полиакрилонитри- ла и бутадиеннйтрильного каучука, подвергают окислению и карбонизации. Получают высокопрочное и высокомодульное волокно. Длительность процесса сокращается на 2-4 ч.