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

Изобретение относится к получению углеродных волокон, а именно к получению углеродных волокон на основе сополимеров акрилонитрила.

Цель изобретения - повышение прочности углеродных волокон. Увеличить прочность углеродного волокна, полученного из сополимеров акрилонитрила, стало возможным путем изменения структуры исходной нити за счет свободнопротекающих процессов релаксации в волокне в условиях усадки на 30-35% в течение 6-48 ч после его формования, пластификационной вытяжки и отмывки. Углеродные волокна, полученные после термической обработки таких волокон обладают большей прочностью, чем углеродные волокна, полученные на основе промышленных образцов. Дальнейшее повышение прочности углеродного волокна может быть достигнуто дополнительной термической вытяжкой исходного волокна на 110-200% от исходной длины при 170- 300°С, полученного указанным методом. Скорость вытягивания таких волокон может составить в нашем случае 1-10 м/мин.

Пример 1. Промышленный образец волокна нитрон был подвергнут окислению при температуре 220-270°С и карбони- зован при 1100°С. Прочность углеродного волокна составляла 60-80 кг/мм2.

Пример 2. Термической обработке по режиму, указанному в примере 1, был подвергнут образец волокна, полученный с повышенной пластификационной вытяжкой :(11 раз вместо 6 на промышленном образце). Прочность углеродного волокна составила 110-118 кг/мм .

Пример 3. Образец волокна, полученный так же, как и в примере 2, но после пластификационного вытягивания и промывки, волокно выдерживалось на воздухе в течение 24 ч. Волокно претерпевало усадку на 30-35%. Прочность углеродного волокна составляет 140-150 кг/мм2.

Пример 4. Промышленный образец волокна, тот же, что и в примере 1, был подвергнут дополнительной вытяжке на 130% при температуре 250°С со скоростью 5 м/мин. Прочность углеродного волокна,, полученного после термообработки указан

чэ

00

со

СП

ь. со VI

ного исходного волокна, составила 100-120 кг/мм .

Прим 4,Р 5. Образец, описанный в примере 3, был дополнительно вытянут на 130% при температуре 250°С со скоростью 5 м/мин. Прочность углеродного волокна в этом случае составила 230 кг/мм2.

Пример 6. Исходное волокно, полученное, как и промышленный образец с пластифи- кационной вытяжкой 6 раз, далее обрабатывалось по предложенному способу (пример 3), Прочность промышленного образца 30 ркм. Прочность образца после 24 газового выдерживания в свободном состоянии 30 ркм, усадка при этом 24%. Прочность УВ, полученного из исходного

5

волокна, обработанного по указанному способу, составила 120 кг/мм2.

Формула изобретения 1.Способ получения углеродных волокон путем пластификационной вытяжки сформованных из тюлиакрилонитрила волокон, промывки, дополнительного вытягивания при высокой температуре и термической обработки, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности волокна, перед дополнительным термовытягиванием волокно выдерживают на воздухе в условиях усадки на 30-35% в течение 6-48 ч.

2.Способ пб п. 1, отличающийся тем, что дополнительное вытягивание на 110-200% от исходной длины проводят при 170-300 С и скорости 1-10 м/мин.