Углеродные волокна из нефтяных пеков

Критерием оценки пека служил диаметр углеродного волокна, определяемый диаметром исходного волокна, а следовательно, волокнообразующими свойствами пека. Для получения углеродного волокна диаметром менее 15 мкм необходимо применять фильеры с отверстиями диаметром не более 0,3 мм. Из смеси каменноугольного и нефтяного пеков не удалось получить углеродное волокно диаметром менее 80 мкм, а из каменноугольной смолы — диаметром меньше 20 мкм. Максимально достигнутая прочность углеродного волок-на из нефтяного пека составляла 140 кгс/мм (см. рис. 5.8, а), а из каменноугольной смолы — 50 кгс/мм (см. рис. 5.8, б). Рентгеноструктурным анализом установлено, что волокна по структуре аналогичны стеклоуглероду. [c.238]

Углеродные волокна из нефтяных пеков [c.53]

УВ изготовляются в основном из полиакрилонитрильных (ПАН) волокон, вискозных гидратцеллюлозных волокон (ГЦВ), нефтяных и каменноугольных пеков. ПАН-волокно служит для получения высокомодульных и высокопрочных УВ. Одним из преимуществ ПАН-волокна является большой выход углеродного остатка (примерно 40%) от массы полимера (из ГЦВ - немногим более 20%). Благодаря особенностям строения исходного полимера высокопрочные УВН удается получить сравнительно простым способом. [c.59]

НПО Химволокно (г Мытищи) - отработка технологии получения углеродного волокна из нефтяных изотропных и анизотропных пеков [c.17]

Углеродные волокна из изотропных нефтяных и каменноугольных пеков получают методом формования из расплава с последующей карбонизацией и вытяжкой при 2500 °С для увеличения модуля [6]. [c.189]

Нефтяной углерод производят в паровой (сажи) и жидкой фазе (нефтяной кокс, пек, углеродные волокна). Способы производства сажи описаны в литературе [13, 16, 34, 35, 48, 122]. Процессы в жидкой фазе можно осуществлять в необогреваемых камерах [112, 115, 135, 172], в кипящем слое [112] и реже в кубах [64]. [c.233]

Ключевые слова нефтяной пек.углеродные волокна. [c.208]

Углеродные волокна [27, 28]. Процесс получения углеродных волокон из органических волокон состоит из двух основных стадий карбонизации при 900 —1500° С и графитации при 2600—2800° С. В зависимости от типа исходного сырья, которое подвергается карбонизации, углеродные волокнистые материалы могут быть получены в форме нити, жгута, войлока, ленты, ткани. Волокна делятся на изотропные и анизотропные. Анизотропные волокна получают из высокоориентированных материалов с развитой системой фибрилл. Фибриллы углеродного волокна образованы турбостратными кристаллитами, которые связаны друг с другом через базисные плоскости аморфным углеродом. В изотропном углеродном волокне, которое изготавливается из фенольной смолы или нефтяных пеков, размеры [c.27]

Среди жаростойких волокон по масштабам производства первое место занимают углеродные волокна. Поэтому наиболее подробно рассмотрены методы получения этих волокон из химических волокон (полиакрилонитрильных и вискозного кор да) приводятся также сведения о получении волокон из дру гого вида сырья (нефтяного пека, фенольных смол, лигнина) Одна из глав посвящена свойствам и областям применения углеродных волокон. В последних главах излагаются принци пы получения и области применения других жаростойких во локон. [c.4]

В результате термической деструкции, проводимой в соответствующих условиях, из большинства органических соединений, в том числе из полимеров, получается материал, обычно называемый коксовым остатком этот материал характеризуется высоким содержанием углерода. Из огромного числа соединений лишь немногие могут служить исходным сырьем для производства углеродных волокнистых материалов. Все виды сырья, применяемого для этих целей, можно подразделить на две группы. К первой группе относятся химические и природные волокна, ко второй — некоторые полимеры, смеси органических соединений, богатые углеродом (каменноугольные смолы, нефтяные пеки), а также лигнин и др. Вещества, отнесенные к второй группе, независимо от их химической природы, вначале превращаются в волокна, а затем перерабатываются в волокнистые углеродные материалы. Таким образом, в обоих случаях исходным материалом служат волокна, так как только из соединений, имеющих форму волокна, представляется возможным получить углеродные материалы аналогичной формы. Исходные вещества должны быть высокомолекулярными соединениями или по крайней мере иметь достаточно большой молекулярный вес, необходимый для их переработки в волокна. Низкомолекулярные соединения непригодны для этих целей, так как получить из них волокна и соответственно углерод в виде волокна не представляется возможным. [c.13]

На Лондонской конференции по углеродным волокнам и их применению [18] обстоятельно рассмотрены различные аспекты процесса получения углеродных волокон из пеков, главным образом из нефтяного пека. Решающее влияние на структуру и свойства волокна оказывает вытягивание в процессе графитации при температурах 2200—2900°С. Максимально достигнутая степень вытягивания составляла 180%. По мере увеличения степени вытягивания увеличиваются прочность, модуль Юнга и плотность волокна, а электрическое сопротивление уменьшается. Характерно, что в результате графитации, совмещенной с вытягиванием, симбатно изменяются прочность и модуль Юнга волокна (рис. 5.10). При вытягивании на 180% получено графитированное волокно с прочностью 260 кгс/мм , модулем Юнга 63-10 кгс/мм , плотностью 1,77 г/см . По механическим показателям и, что особенно важно, по значению модуля Юнга полученное волокно не уступает высокопрочным высокомодульным углеродным волокнам на основе ПАН- или гидратцеллюлозного волокна. Модуль сдвига, определенный торсионным методом, снижается по мере увеличения степени вытягивания волокна (рис. 5.11). Это связано с улучшением ориентации графитоподобных плоскостей в процессе вы- [c.241]

Таблица 5,4. Изменение параметров (в А) структуры углеродного волокна из нефтяного пека в зависимости от температуры обработки

Исходными продуктами для получения углеродных волокон являются химические и природные волокна, а также некоторые олигомеры с высоким содержанием углерода (новолаки, резолы, нефтяной и каменноугольный пеки), лигнин и др. Эти вещества независимо от их химической природы вначале превращают в волокна, которые затем перерабатывают в углеродные волокна. Таким образом, во всех случаях исходным материалом служат волокна, ибо только такая форма материала позволяет получить углеродные волокна. [c.321]

Работы японских исследователей [62] по получению углеродного МР-волокна из ПВХ-пека послужили стимулом дальнейших исследований, особенно по изысканию более доступных источников сырья. Прежде всего привлекли внимание нефтяные и каменноугольные пеки. Преимуществом пеков по сравнению с другими источниками сырья является их доступность, низкая стоимость, высокое содержание углерода и соответственно высокий выход УВМ. Перечисленные факторы предопределяют благоприятные технико-экономические предпосылки производства и применения УВМ. Согласно [111], стоимость пека составляет 30 центов/фунт, а ГЦ-В и ПАН-В — 10—30 долларов/фунт. В зависимости от свойств стоимость УВМ из пеков колеблется в пределах 10— 125 долларов/кг [112, ИЗ], а из ГЦ-В и ПАН- В — 50—250 долларов/кг. [c.287]

Нефтяные пеки используются в углеродной и алюминиевой промышленности в качестве связующих для производства электродов, графита и анодных масс. Пеки различаются групповым составом и температурами размягчения [2]. Пек как исходное сырье для получения углеродных волокон (УВ) выгодно отличается от полиакрилонит-рила и гидратцеллюлозы, используемых для получения УВ, высоким содержанием углерода и соответственно большим выходом готового волокна. [c.182]

УГЛЕРОДНЫЕ ВОЛОКНА (УВ), волокна, получаемые термич. обработкой исходных хим. и прир. волокон (т. наз. пре-курсов) и характеризующиеся высоким содержанием (до 99,5% по массе) углерода. Исходными служат волокна на основе гидратцеялюлозы, сополимеров акрилонитрила, нефтяных и кам.-уг. пеков. Возможно использование и др. исходных волокон, иапр. поливинилхлоридных, поливинилспирто-вых, полиоксазольных, феноло-формальд., но они не имеют пром. значения из-за сложной технологии получения, низкого качества и высокой стоимости УВ из них. [c.28]

УГЛЕРбД.УГЛЕРбДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, композиционные на основе углеродной матрицы и углеродных волокон. В качестве матрицы используют пироуглерод, коксовые остатки термореактивных смол, кам.-уг или нефтяного пека, в качестве волокон-наполнителей - высокопрочные углеродные волокна - нити (непрерывные и рубленые), жгуты, ткани, пространств, конструкции из [c.29]

Процесс получения углеродных волокон из органических веществ состоит из двух стадий карбонизации при температуре 900-1500 С и фафитации при 2600-2800 С. Углеродные волокна делятся на изотропные и анизотропные. Анизотропные волокна получают из высокоориентированных материалов с развитой системой фибрилл. Фибриллы углеродного волокна образованы турбостратными кристаллитами, которые связаны друг с другом через базисные плоскости аморфным углеродом. В изотропном углеродном волокне, которое изготавливается из фенольной смолы или нефтяных пеков, пакеты организованного углерода несколько меньше по размерам и образуют лентоподобные структуры. Углеродные волокна имеют плотность 1,3-1,7 г/см и удельную поверхность до 1000 м г. Графитация волокон приводит к повышению плотности, снижению удельной поверхности и уменьшению удельного сопротивления. Химическая устойчивость волокон в серной и азотной кислотах выше, чем фафита. Графитация снижает химическую устойчивость волокон, но повышает их стабильность к кислороду воздуха. [c.11]

Сырьем для получения изотропных волокон служат нефтяные пеки или фенольные смолы. На их основе вначале формуются волокна, которые затем перерабатываются в углеродные волокна. Исходные волокна изотропны, и им несвойственна ярко выраженная фибриллярность. Видимо, это отчасти объясняется тем, что они получаются пе из высокомолекулярных соединений, а из олигомеров, пе способных к образованию фибрилл. Таким образом, наиболее существенное различие между двумя типами волокон состоит в том, что анизотропные волокна построены из фибрилл, расположенных параллельно оси волокна в изотропных волокнах содержатся лентоподобные структуры, отличные от фибрилл анизотропных волокон. [c.32]

Еще менее изучена структура и ее связь с механическими свойствами изотропных углеродных волокон. До недавнего времени изучалась структура изотропных волокон, полученных без ориентационного вытягивания. Канадские исследователи [35]) при получении углеродного волокна из каменноугольного и нефтяного пека (см. гл. 5) применяли на стадии графитации высокие ориентационные вытяжки. Карбонизованное волокно имело небольшие размеры турбостратпых кристаллитов ( с=10А, Ьа=17А). Графитация под натяжением способствовала ориентации базисных плоскостей вдоль оси волокна и росту кристаллитов до размеров (Ьс= = 175 А, а=13бА), соизмеримых с размерами кристаллитов анизотропных волокон. При просмотре под электронным микроскопом обнаружены фибриллоподобные элементы, расположенные вдоль оси волокна. Графитированное волокно имел о прочность 260 кгс/мм и высокий модуль Юнга (44-10 —бЗ-Ю кгс/мм ). Таким образом, обнаруживается сближение элементов структуры анизотропных и изотропных волокон. Однако остается невыясненной специфика структуры, обусловливающая столь высокие механические свойства изотропных волокон. [c.36]

Фирма Kureha arbon Fiber (Япония) организовала производство углеродного волокна на основе нефтяного пека, полученного при высокотемпературном крекинге нефти выпуск волокна составляет около 10 т/месяц. Волокно имеет следующие показатели диаметр 7,5 мкм, прочность около 100 кгс/мм , модуль Юнга [c.239]

II условий термической обработки. В углеродных волокнах обычно воспроизводится форма поперечного среза исходных волокон. Химические волокна имеют разнообразную форму поперечного среза круглую, бобовидную, фасолеподобную, изрезанную и др. Из гидратцеллюлозного волокна получается углеродное волокно со звездообразной формой поперечного среза (рис. 6.1, а) [1]. Строго круглую поперечную форму среза (рис. 6.1, б) имеют углеродные волокна, полученные из нефтяного иека, так как исходное волокно формовалось из расплавленного пека (см. гл. 5) через фильеры с круглым отверстием. Для полиакрилонитрильного волокна куртель фирмы ourtaulds (Англия), вырабатываемого по солевому способу, характерна круглая форма поперечного среза, поэтому [c.261]

В предыдущих главах при изложении принципов получения углеродных волокон приведены их свойства. Представляет интерес сопоставить показатели волокон, изготовляемых не только из ПАН-волокна и вискозного корда, но и из других видов сырья. Как видно из данных табл. 6.3, из нефтяного пека можно получить высокопрочные высокомодульные волокна, но практически в полупромышленном масштабе пока изготовляются волокна с прочностью до 100 кгс/мм2. Фенольные смолы являются перспек- [c.272]

В качестве исходных углеродных материалов для фторугле-родных катодов применяют нефтяной кокс, в том числе графитированный, углеродные ткани на основе гидрацеллюлозы и пековой мезофазы, оксиды графита, волокна, полученные при пиролизе бензола, специально обработанные каменноугольные пеки. Наиболее освоенными в промышленности являются фторугле-родные катоды из графитированного нефтяного кокса и углеродных тканей. Фторуглероды из нефтяного кокса широко используются в производстве малых ХИТ [6-182]. [c.408]

В связи с засекреченностью многих проводимых в те годы работ сложно устанавливать приоритеты в получении УВ различного вида. Можно только констатировать тот факт, что с 1958 по 1966 г. примерно в одно время в США, СССР, Франции, Германии, Англии, Японии были разработаны технологии производства углеродных волокон и начался их выпуск. Вначале было организовано произвадство УВ на основе натуральной целлюлозы и вискозы, а в 60-е годы на основе полиакрилони-трильных (ПАН) волокон. В связи с высокой стоимостью УВ на основе ПАН и требованиями по дальнейшему увеличению модуля упругости композитов в 70-е годы начались разработки и производство УВ на основе нефтяного и каменноугольного пеков. Стоимость волокна была снижена при применении изотропных пеков, а модуль упругости был повышен при использовании анизотропных волокон на основе пековой мезофазы. Однако возникшие проблемы получения пековой мезофазы и одновременной вытяжки из нее большого количества филаментов не позволили получить значительного снижения стоимости УВ. В то же время У В на основе изотропных пековых волокон дешевле УВ, полученных из гидратцеллюлозы. В связи с этим они успешно применяются в Японии и США в композитах с дискретными волокнами. [c.564]

На рис.4.1 в качестве примера приведена схема одного из вариантов комплексной переработки высокоароматичных нефтяных остатков и смолистых отходов нефтехимии в новые углеродные материалы - волокна, кокс с высокоориентированной структурой и различная перспективная продукция на их основе. Важное место в этой схеме отведено производству высокоплавких волокнообразующих пеков и углеродных волокон на их основе, представляющих собой новый перспективный материал с удачным сочетанием уникальных свойств. Объём их производства, в том числе из пеков, устойчиво растёт (рис. 4.2), чему способствует постоянное увеличение спроса, расширение области потребления и улучшение техникоэкономических показателей процессов, в значительной мере определяемых мощностью производства (рис.4.3 ). В настоящее время складываются следующие важнейшие направления применения углеродных волокон [c.115]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология