×
20.02.2019
219.016.becc

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002314995
Дата охранного документа
20.01.2008
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано при получении композиционных материалов с высокой жесткостью. Полиакрилонитрильный волокнистый материал термостабилизируют на воздухе в течение 1-4 часов при 170-290°С и деформации до 30%. В качестве волокнистого материала можно использовать комплексные нити, тканые и нетканые изделия. Затем пропитывают 1-20%-ным раствором плава мочевины и борсодержащего соединения в соотношении от 1:4 до 4:1 при 20-100°С в течение 0,1-40 минут. Перед пропиткой термостабилизированный материал можно промыть водой со щелочностью 4,0-7,0 мг-экв/л, жесткостью 0,03-0,15 мг-экв/л при температуре 10-100°С в течение 1-40 минут. Графитацию пропитанного и высушенного волокнистого материала проводят при 1800-2800°С в течение 0,2-5 минут при деформации материала от минус 8 до плюс 15%. Полученный углеродный волокнистый материал имеет прочность до 4,0 ГПа и модуль упругости до 600 ГПа. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение используется в технологическом процессе получения высокомодульных углеродных волокнистых материалов, применяемых для получения композиционных углепластиков с высокой жесткостью.

Известен способ по патенту Великобритании №1267201 от 15.03.72, где полиакрилонитрильное волокно сначала окисляют на воздухе при температуре 220°С в течение 5 часов, затем обрабатывают 2%-ным водным раствором борной кислоты при температуре 60°С в течение 15 часов. Пропитанное волокно в течение некоторого времени сушат, затем в течение 2 часов при температуре 1000°С карбонизуют и на последнем этапе графитируют при температуре 2500°С. При этом волокно получает прочность до 2,58 ГПа (аналог).

Недостатком указанного способа является длительность процесса пропитки и низкие показатели прочности волокна.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и получение углеродного волокна с прочностью до 4,0 ГПа при модуле упругости до 600 ГПа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения углеродного волокнистого материала термостабилизированный полиакрилонитрильный волокнистый материал на основе гомо или сополимеров акрилонитрила пропитывают плавом мочевины и борной кислоты или борсодержащих соединений в соотношении от 1:4 до 4:1 с последующей графитацией.

При этом термостабилизацию полиакрилонитрильного волокнистого материала ведут в среде воздуха в течение 1-4 часов при температуре 170-290°С и деформации до 30%.

В качестве полиакрилонитрильного волокнистого материала используют комплексные нити, ленты, тканые и нетканые изделия.

Поставленная цель достигается также тем, что процесс пропитки осуществляется при температуре 20-100°С в течение 0,1-40 минут с концентрацией пропиточного раствора 1-20%.

Перед предварительной пропиткой термостабилизированный материал подвергают предварительной промывке водой со щелочностью 4,0-7,0 мг-экв/л, жесткостью 0,03-0,15 мг-экв/л при температуре 10-100°С в течение 1-40 мин. Стадия предварительной промывки термостабилизированного материала позволяет: во-первых, удалить с поверхности волокна осажденные продукты разложения, а во-вторых, достичь более равномерного распределения в них борсодержащих соединений. Предлагаемый способ позволяет обеспечить введение в волокно довольно большого количества бора для получения высоких показателей прочности и модуля упругости.

Графитацию пропитанного и высушенного волокнистого материла проводят при температуре 1800-2800°С в течение 0,2-5 минут при деформации материала от минус 8 до плюс 15%.

Полученное указанным способом углеродное волокно имеет прочность до 4,0 ГПа с модулем упругости до 600 ГПа.

Изобретение проиллюстрируем на 7-ми нижеприведенных примерах (см. таблицу).

В примерах использовались виды материалов со следующими характеристиками.

Комплексная нить с линейной плотностью 850 текс из сополимера акрилонитрила с метилакрилатом и итаконовой кислотой в соотношении 94:5:1 сформирована по роданидному способу.

Комплексная нить с линейной плотностью 360 текс из сополимера акрилонитрила с метилакрилатом и итаконовой кислотой в соотношении 94:4,7:1,3 сформирована по роданидному способу.

Тканая разреженная по утку лента имеет в основе полиакрилонитрильную нить толщиной 33,3 текс из сополимера акрилонитрила с метилакрилатом в соотношении 94:6.

Нетканый материал получен из полиакрилонитрильных нитей толщиной 1440 текс из сополимера акрилонитрила с метилакрилатом и итаконовой кислотой в соотношении 94:4,7:1,3.

Ткань из полиакрилонитрильных нитей толщиной 360 текс.

При этом мочевину в указанном в таблице соотношении сплавляли с борной кислотой или ее натриевой солью (бура) при температуре 90°С в течении 30 минут. Полученный плав после охлаждения измельчали и растворяли в воде. Затем термостабилизированный материал обрабатывали полученным раствором плава после предварительной промывки.

На указанных материалах каждого примера по их технологическим режимам, но без использования мочевины, получали контрольные варианты углеродного волокна.

Конкретные режимы обработки и результаты приведены в таблице.

Заявленный способ может осуществляться в промышленных условиях на существующем оборудовании без существенной реконструкции производства.

Конкретные характеристики примеров.
ОперацияЕд. изм.Номера примеров
1234567
термостабилизация в среде воздуха
длительностьчас1222324
температура°С290270230210200190170
деформация%10530181012
предварительная промывка водоймг-экв/л, мг-экв/л, °С, мин
щелочность47565,565
жесткость0,10,030,030,150,10,10,08
темппература100109050802020
длительность2020353512510
пропитка
соотношение плава мочевины и борсодержащих1:44:11:11:13:13:12:1
температура°С209010050809080
длительностьМин400,12010202020
концентрация пропиточного раствора%2012015151015
графитация
при температуре°С2400250023001800200028002400
в течениеМин0,2533545
при деформации материала%.-4-3+5-8-60+10
вид материалаКомплексная нитьЛентаЛентаНетканый мат.Тканый материалКомплексная нитьКомплексная нить
прочностьГПа3,23,13,32,52,63,84,0
модуль упругостиГПа450460440380390570480
контрольный вариант без мочевины
прочностьГПа2,81,981,62,12,33,13,6
модуль упругостиГПа410240250290290350420

1.Способполученияуглеродноговолокнистогоматериала,включающийтермостабилизациюнавоздухеполиакрилонитрильноговолокнистогоматериала,егопропиткураствором,содержащимборсодержащеесоединение,ипоследующуюграфитацию,отличающийсятем,чтотермостабилизациюведутпритемпературе170-290°Сидеформациидо30%втечение1-4ч,пропиткуосуществляют1-20%-нымрастворомплавамочевиныиборсодержащегосоединения,взятыхвсоотношенииот1:4до4:1,притемпературе20-100°Свтечение0,1-40мин,аграфитациювысушенногоматериалапроводятпри1800-2800°Сидеформацииматериалаот-8до+15%втечение0,2-5мин.12.Способпоп.1,отличающийсятем,чтовкачествеволокнистогоматериалаиспользуюткомплексныенити,тканыеинетканыеизделия.23.Способпоп.1или2,отличающийсятем,чтотермостабилизированныйволокнистыйматериалпередпропиткойпромываютводойсощелочностью4,0-7,0мг-экв/л,жесткостью0,03-0,15мг-экв/лпритемпературе10-100°Свтечение1-40мин.3
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 24 items.
20.08.2013
№216.012.60aa

Способ получения углеродного волокнистого материала

Способ получения углеродного волокнистого материала включает обработку исходного гидратцеллюлозного волокнистого материала в растворе, содержащем 5-7 мас.% жидких олигомерных смол, соответствующих общей формуле HO{[MeSi(OH)О][MeSiO]}H, где Me - метил; m и n - целые или дробные числа: m=1-3,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490378
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2015
№216.013.6fbb

Способ синтеза сополимеров акрилонитрила с контролем полидисперсности

Настоящее изобретение относится к получению сополимеров акрилонитрила. Описан способ синтеза сополимеров акрилонитрила, заключающийся в проведении реакции полимеризации акрилонитрила с сомономерами в среде диоксида углерода, при температуре от 65 до 80°C, где в качестве сомономеров используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560173
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.03.2016
№216.014.c995

Способ получения углеродного волокнистого материала

Изобретение может быть использовано при получении теплозащитных материалов. Сначала жидкие олигомерные смолы, содержащие (5-15)% силанольных групп, соответствующих общей формуле: HO{[MeSi(OH)O][MeSiO]}H, где Me - метил; m и n - целые или дробные числа: m=1-3, n=3-10, с молекулярной массой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577578
Дата охранного документа: 20.03.2016
29.12.2017
№217.015.f233

Герметизирующий затвор к печи для непрерывной термической обработки волокнистого углеродного материала

Изобретение относится к области производства углеродного волокнистого материала на основе полиакрилонитрильных волокон и предназначено для герметизации печи непрерывной термической обработки. Герметизирующий затвор к проходной печи для непрерывной термической обработки углеродного волокнистого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636776
Дата охранного документа: 28.11.2017
29.12.2017
№217.015.f5ac

Устройство для окисления полиакрилонитрильных волокон при производстве углеродных волокон

Изобретение относится к оборудованию для производства химических волокон и касается устройства для окисления полиакрилонитрильных волокон при производстве углеродных волокон. Содержит корпус 1 со съемными торцевыми стенками 5, имеющими проходные окна 6 для входа и выхода обрабатываемых волокон...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637959
Дата охранного документа: 08.12.2017
20.01.2018
№218.016.19fb

Герметизирующий затвор к проходной печи для непрерывной термической обработки химического волокна при изготовлении углеродного волокнистого материала

Изобретение относится к герметизирующим затворам проходных печей. Герметизирующий затвор содержит корпус 1 с фланцем 2 для крепления к рабочей камере 3 печи и продольным прямоугольным проходным каналом 4. Проходной канал 4 выполнен открытым на первом конце, сопряженном с входным или выходным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636541
Дата охранного документа: 23.11.2017
13.02.2018
№218.016.2717

Устройство для непрерывного транспортирования полотна длинномерного текстильного материала

Изобретение относится к области производства текстильных полотен из углеродного волокнистого материала и предназначено для непрерывного транспортирования полотен в поточной линии, содержащей оборудование для термической обработки материалов. Технический результат - возможность подачи и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644320
Дата охранного документа: 08.02.2018
10.05.2018
№218.016.3de1

Печь окисления полиакрилонитрильных волокон для изготовления углеродных волокон

Изобретение относится к оборудованию для производства химических волокон. Печь окисления полиакрилонитрильных волокон содержит корпус 1 с теплоизолированной термокамерой 2 с температурными зонами 3, включающими каналы 4 для прохождения волокон 7. Корпус 1 имеет торцевые съемные стенки 5 со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648316
Дата охранного документа: 23.03.2018
29.08.2018
№218.016.808f

Дифференциальный винтовой пресс

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к прессовому оборудованию. Дифференциальный винтовой пресс содержит станину (1), наружный винт (2) и ввинчиваемый в него внутренний винт (3) с меньшим шагом резьбы. Внутри станины (1) размещена муфта, состоящая из двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665126
Дата охранного документа: 28.08.2018
14.12.2018
№218.016.a6fc

Безманжетное уплотнение штока или вала в гидравлических и пневматических приводах

Изобретение относится к безманжетному уплотнению штока или вала в гидравлических или пневматических приводах. Устройство содержит корпус 1, имеющий ступенчатую внутреннюю поверхность, одна из которых выполнена конической. Внутри корпуса 1 установлен уплотнитель 2 с прижимным кольцом 3....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674838
Дата охранного документа: 13.12.2018
+ добавить свой РИД