×
20.02.2013
216.012.2743

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002475571
Дата охранного документа
20.02.2013
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технологии получения углеродного волокнистого материала и может быть использовано в качестве материала для высокотемпературной изоляции, нагревателей, токопроводящих элементов, наполнителей пластмасс, армирующих элементов, изделий медицинского назначения, защитных, сорбционных и других материалов. Способ получения включает пропитку исходного целлюлозного волокна водным раствором, содержащим 6,5% гидроортофосфата аммония, 10,6% хлорида аммония, 2,5% хлорида натрия при 30°С в течение 30 минут с последующим отжимом. Затем с применением источника СВЧ сушат при 95±5°С и термообрабатывают в среде метана до 220°С. Частично карбонизованный материал нагревают в среде азота до 2400°С. Используют источник энергии сверхвысоких частот с выходной мощностью от 1 до 50 КВт и с рабочей частотой 100-300 МГц. Изобретение повышает эффективность способа получения углеродного волокна с повышенным уровнем прочности. 2 пр.
Основные результаты: Способ получения углеродного волокнистого материала, включающий пропитку исходного целлюлозного волокна водным раствором каталитических соединений, содержащих хлористый натрий, гидроаммоний фосфат, хлорид аммония, сушку и термообработку с применением источника СВЧ в качестве средства для нагрева, карбонизацию и последующую графитацию, отличающийся тем, что целлюлозное волокно пропитывают в водном растворе, содержащем 6,5% гидроортофосфата аммония, 10,6% хлорида аммония и 2,5% хлорида натрия при температуре 30°С в течение 30 мин, отжимают и высушивают при температуре 95±5°С, а термообработку высушенного целлюлозного волокна проводят в среде метана до температуры 220°С с последующим нагревом частично карбонизованного материала в среде азота до температуры 2400°С.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии получения углеродного волокнистого материала, используемого в качестве материала для высокотемпературной изоляции, нагревателей, токопроводящих элементов, наполнителей пластмасс, армирующих элементов, изделий медицинского назначения, защитных, сорбционных и других материалов.

Известен способ получения углеродного волокнистого материала пропиткой исходного целлюлозного волокна водным раствором катализатора на основе смеси гидроортофосфата и хлорида аммония до содержания его на волокне 15-30 мас.%, сушкой и термообработкой (см., например, описание изобретения к патенту США №3235323, НКИ 8 - 116.2, опубл. 1966).

Недостатком этого способа является неравномерность температурного воздействия на волокно в различных точках обрабатываемого материала и возникновение вследствие этого локального перегрева, что приводит к снижению уровня прочности углеродного волокнистого материала и увеличению нестабильности ряда показателей.

Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа способ получения углеродного волокнистого материала, включающий пропитку исходного целлюлозного волокна водным раствором каталитических соединений, содержащих хлористый натрий, гидроаммоний фосфат, хлорид аммония, сушку и термообработку с применением источника СВЧ в качестве средства для нагрева, карбонизацию и последующую графитацию (см, например, описание изобретения к патенту РФ №2016146, D01F 9/16, опубл. 15.07.1994).

Недостатком этого способа является неравномерность создаваемого теплового поля в обрабатываемой камере и вследствие этого неравномерность нагрева волокна, а также трудности, связанные с точной установкой требуемой температуры из-за инерционности нагревательных элементов.

Сущность заявляемого изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемым изобретением технического результата.

Технический результат от использования предложенного изобретения - повышение эффективности способа за счет расширения функциональных возможностей без применения дополнительного оборудования, т.е. с использованием одного источника СВЧ с регулируемой мощностью 1-50 кВт, а также повышение уровня прочности полученного углеродного волокнистого материала за счет снижения скорости нагрева, повышения точности при установлении температуры и создания равномерного (безградиентного) теплового поля обрабатываемого материала.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения углеродного волокнистого материала, включающем пропитку исходного целлюлозного волокна водным раствором каталитических соединений, содержащих хлористый натрий, гидроаммоний фосфат, хлорид аммония, сушку и термообработку с применением источника СВЧ в качестве средства для нагрева, карбонизацию и последующую графитацию, целлюлозное волокно пропитывают в водном растворе, содержащем 6,5% гидроортофосфата аммония, 10,6% хлорида аммония и 2,5% хлорида натрия при температуре 30°С в течение 30 минут, отжимают и высушивают при температуре 95±5°С, а сушку и термообработку высушенного целлюлозного волокна проводят в среде метана до температуры 220°С с последующим нагревом частично карбонизованного материала в среде азота до температуры 2400°С.

Предложенный способ отвечает условиям патентоспособности "изобретательский уровень" и "промышленная применимость", поскольку он может быть реализован существующими техническими средствами и соответствует критерию "изобретательский уровень", т.к. он явным образом не следует из уровня техники, при этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение указанного технического результата.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения.

Заявляемый способ заключается в следующем. Исходное целлюлозное волокно пропитывают водным раствором соли сильной кислоты и азотсодержащего основания (фосфата, хлорида аммония и др.) или водными растворами, содержащими смеси этих веществ до содержания на волокне до 30%. Пропитанный материал карбонизируют до температуры 240-500°С и подвергают температурной обработке. Указанная задача решается таким образом, что сушку и термообработку производят в присутствии введенного катализатора с применением генератора сверхвысоких частот (СВЧ), а рабочая камера с волокном являются нагрузкой для источника энергии СВЧ.

В качестве источников СВЧ энергии используются СВЧ генераторы мощностью 1-5 КВт с рабочей частотой 2450 МГц и мощностью 1-50 КВт с рабочей частотой 915 МГц. Выбор типа генератора и его мощность определяют размерами рабочей камеры и количеством помещаемого материала в камеру.

Обеспечение равномерного СВЧ нагрева и установления требуемой температуры нагрева обеспечивают преимуществами, которые СВЧ нагрев имеет по сравнению с традиционными источниками:

- тепловая безинерционность, т.е. возможность практически мгновенного включения и выключения теплового воздействия на обрабатываемый материал, что приводит к высокой точности регулировки процесса нагрева и его воспроизводимости;

- возможность равномерного нагрева при соответствующем подводе энергии в камеру, т.к. нагрев полем СВЧ происходит одновременно во всех точках обрабатываемого материала, чего невозможно достичь традиционными методами;

- высокий КПД преобразования СВЧ энергии в тепловую (теоретически близок к 100%) при соответствующей конструкции камеры;

- возможность избирательного нагрева отдельных составляющих многокомпонентных смесей (нагревают составляющие, имеющие высокое значение tg д);

- возможность саморегулирующего нагрева при сушке материалов, у которых tg д пропорционален влажности: высушенные области перестают нагреваться, а там, где сохранилась повышенная влажность, нагрев продолжают.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Целлюлозное волокно круглого сечения, полученное по кордному способу с применением модификатора и ориентационной вытяжки прочностью 36-38 гс/текс, линейной плотности 192 текс, подвергают текстильной переработке в ткань 2/2 саржевого переплетения и используют в качестве исходного образца для получения волокнистого материала. Образец вискозной ткани пропитывают в водном растворе, содержащем 6,5% гидроортофосфата аммония, 10,6% хлорида аммония и 2,5% хлорида натрия при температуре 30°С в течение 30 минут, отжимают на плюсовке и высушивают традиционном способом при температуре 95±5°С. Высушенную ткань подвергают термической обработке до температуры 220°С в среде метана, используя СВЧ-генератор мощностью 1 КВт с рабочей частотой 2450 МГц, после чего полученный частично карбонизованный материал нагревают до температуры 2400°С в среде азота. Получают мягкую графитированную ткань.

Проведенные исследования показали, что при получении заявленного углеродного волокнистого материала предел прочности при разрыве на 5 см ширины ткани составил не менее 60 кгс по основе и не менее 25 кгс по утку, что примерно на 12% выше аналогичных показателей материала, полученного по традиционной технологии.

Пример 2. Целлюлозное волокно перерабатывают по примеру 1, изменяя только мощность генератора на стадии карбонизации: 1500 Вт; 2000 Вт; 2500 Вт; 3000 Вт; 3500 Вт; 4000 Вт; 4500 Вт; 5000 Вт.

Таким образом, применение предложенного способа обеспечивает повышение уровня прочности полученного углеродного волокнистого материала за счет снижения скорости нагрева, повышения точности при установлении температуры и создания равномерного (безградиентного) теплового поля обрабатываемого материала.

Способ получения углеродного волокнистого материала, включающий пропитку исходного целлюлозного волокна водным раствором каталитических соединений, содержащих хлористый натрий, гидроаммоний фосфат, хлорид аммония, сушку и термообработку с применением источника СВЧ в качестве средства для нагрева, карбонизацию и последующую графитацию, отличающийся тем, что целлюлозное волокно пропитывают в водном растворе, содержащем 6,5% гидроортофосфата аммония, 10,6% хлорида аммония и 2,5% хлорида натрия при температуре 30°С в течение 30 мин, отжимают и высушивают при температуре 95±5°С, а термообработку высушенного целлюлозного волокна проводят в среде метана до температуры 220°С с последующим нагревом частично карбонизованного материала в среде азота до температуры 2400°С.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-7 of 7 items.
27.07.2013
№216.012.5995

Способ изготовления заготовок из мелкозернистого графита

Изобретение может быть использовано при изготовлении изделий, работающих в условиях высоких температур, нейтронного облучения, эрозии, агрессивных сред и режимного трения. Высокотемпературный пек подвергают программируемой ступенчатой термообработке до температуры в 630°C с выдержкой в режиме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488554
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.08.2013
№216.012.5f3b

Способ адаптации крупного рогатого скота

Изобретение относится к области сельского хозяйства и ветеринарии и предназначено для адаптации крупного рогатого скота при завозе поголовья из других регионов. Животным вводят препарат на основе органического соединения. В качестве препарата используют композицию в виде смеси медицинского...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490011
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.12.2013
№216.012.9186

Способ определения характеристик поля поражения снаряда и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области полигонных испытаний боеприпасов. Предусмотрено дополнительное размещение двух датчиков на заданном расстоянии между собой, выполнение конструкции датчиков в виде трех перпендикулярно расположенных линеек излучающих диодов и фотоприемников, осуществление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502947
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.12.2014
№216.013.0e06

Способ оздоровления хозяйств от некробактериоза крупного рогатого скота

Изобретение относится к области ветеринарии и предназначено для оздоровления хозяйств от некробактериоза крупного рогатого скота. Способ включает внутримышечное введение лекарственного препарата. В качестве лекарственного препарата используют смесь медицинского раствора формальдегида и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535007
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.01.2015
№216.013.1dfd

Препарат для лечения некробактериоза крупного рогатого скота

Изобретение относится к биотехнологии и ветеринарии. Препарат для лечения некробактериоза крупного рогатого скота содержит поливалентный анатоксин против клостридиозов овец, культуральную жидкость штамма Escherichia coli А-5 с содержанием микробных клеток 7,0·10-1·10 КОЕ/мл и культуральную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539105
Дата охранного документа: 10.01.2015
13.09.2018
№218.016.8762

Макаронный высокотемпературный пресс

Экструдер включает приемный бункер, прессовую камеру и матрицу с размещенным индукционным нагревательным элементом по периметру. Экструдер дополнительно снабжен пирометром для дистанционного измерения температуры матрицы и температурным контроллером, управляющим мощностью нагревательного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666795
Дата охранного документа: 12.09.2018
27.05.2020
№220.018.2156

Установка для получения короткорезанных полых макаронных изделий

Изобретение относится к пищевой промышленности. Установка для получения короткорезанных полых макаронных изделий, включающая высокотемпературный экструдер с системой регулирования и поддержания температуры нагрева формующего канала матрицы. Установка снабжена установленным под углом, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002721858
Дата охранного документа: 25.05.2020
Showing 1-6 of 6 items.
27.07.2013
№216.012.5995

Способ изготовления заготовок из мелкозернистого графита

Изобретение может быть использовано при изготовлении изделий, работающих в условиях высоких температур, нейтронного облучения, эрозии, агрессивных сред и режимного трения. Высокотемпературный пек подвергают программируемой ступенчатой термообработке до температуры в 630°C с выдержкой в режиме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488554
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.08.2013
№216.012.5f3b

Способ адаптации крупного рогатого скота

Изобретение относится к области сельского хозяйства и ветеринарии и предназначено для адаптации крупного рогатого скота при завозе поголовья из других регионов. Животным вводят препарат на основе органического соединения. В качестве препарата используют композицию в виде смеси медицинского...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490011
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.12.2014
№216.013.0e06

Способ оздоровления хозяйств от некробактериоза крупного рогатого скота

Изобретение относится к области ветеринарии и предназначено для оздоровления хозяйств от некробактериоза крупного рогатого скота. Способ включает внутримышечное введение лекарственного препарата. В качестве лекарственного препарата используют смесь медицинского раствора формальдегида и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535007
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.01.2015
№216.013.1dfd

Препарат для лечения некробактериоза крупного рогатого скота

Изобретение относится к биотехнологии и ветеринарии. Препарат для лечения некробактериоза крупного рогатого скота содержит поливалентный анатоксин против клостридиозов овец, культуральную жидкость штамма Escherichia coli А-5 с содержанием микробных клеток 7,0·10-1·10 КОЕ/мл и культуральную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539105
Дата охранного документа: 10.01.2015
13.09.2018
№218.016.8762

Макаронный высокотемпературный пресс

Экструдер включает приемный бункер, прессовую камеру и матрицу с размещенным индукционным нагревательным элементом по периметру. Экструдер дополнительно снабжен пирометром для дистанционного измерения температуры матрицы и температурным контроллером, управляющим мощностью нагревательного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666795
Дата охранного документа: 12.09.2018
27.05.2020
№220.018.2156

Установка для получения короткорезанных полых макаронных изделий

Изобретение относится к пищевой промышленности. Установка для получения короткорезанных полых макаронных изделий, включающая высокотемпературный экструдер с системой регулирования и поддержания температуры нагрева формующего канала матрицы. Установка снабжена установленным под углом, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002721858
Дата охранного документа: 25.05.2020
+ добавить свой РИД