Волокна карбонизация

Технологический процесс получения углеродного волокна складывается из трех основных стадий подготовки волокна, карбонизации (при 900—1500 °С) и графитации (1500—2800 °С). [c.321]

Непрерывный процесс может быть реализован в 2-х вариантах либо преду сматривается непрерывная обработка волокна (окисление, карбонизация, графитация) в одном аппарате, либо проведение процессов окисления, карбонизации и графитации в отдельных аппаратах. Каждый вариант имеет преимущества и недостатки. Учитывая различную продолжительность стадий, второй вариант следует считать более рациональным. [c.68]

На начальной стадии развития производства углеродные материалы получались преимущественно в виде тканей и, реже, в виде войлока, шнуров или волокна. Карбонизация ткани проводилась в свободном состоянии, при этом материал претерпевал усадку. Для намотки нитей в ряде патентов описывались различные приспособления намотанные нити подвергались карбонизации и графитации. В этом случае усадка нитей исключалась, но дополнительному вытягиванию нити не подвергались. Полученные таким способом углеродные волокна независимо от формы материала (ткань, шнур, войлок) имели невысокую степень ориентации и низкие механические показатели. Прочность волокна не превышала 70—80 кгс/мм , а модуль Юнга равнялся Б-Ю —б-Ю кгс/мм . [c.117]

Объектом исследования являлись кордные вискозные волокна, подвергнутые пропитке растворимыми силикатами с последующим осаждением кремниевой кислоты, а затем термической обработке в различных средах в интервале температур от 100 до 2000°С. Процесс перехода от гидратцеллюлозы к карбиду кремния является многостадийным. Его условно можно разбить на несколько этапов пиролиз и карбонизацию в присутствии диоксида кремния и, собственно, синтез карбида кремния. [c.165]

По данным патентов [1, 2], исходным сырьем могут служить ПВС-волокна, волокна из эфиров ПВС и формализованное ПВС-волокно, но практически объектом исследования было только ПВС-волокно. Процесс получения углеродного волокна включает три стадии предварительную подготовку ПВС-волокна, карбонизацию и графитацию. [c.208]

Процесс получения МР-волокна из ПВХ включает следующие стадии приготовление пека, формование волокна, окисление волокна, карбонизацию и графитацию [1]. Ранее было установлено [2—4], что при термической обработке ПВХ (температура 390— 415 °С) в среде азота образуется плавкий пек при термической обработке ПВХ на воздухе в условиях более низкой температуры (мепее 300 °С) получается неплавкий пек. [c.227]

Из трех стадий переработки фенольных полимеров в углеродное волокно наиболее сложной является получение исходного волокна. Карбонизация и графитация проводятся по известным режимам, измененным в соответствии с особенностями термического распада полимера. Свойства углеродного волокна также в основном закладываются на стадии получения волокна из фенольных полимеров. [c.244]

Из СУ изготавливают волокно (на основе фурфурилового спирта или смеси резола, новолака и фурановой смолы в соотношении 1 1 1) продавливанием отвержденного материала через фильеры и последующей карбонизацией. [c.466]

Влага также относится к нежелательным примесям, так как в процессе карбонизации она способствует образованию смолообразных веществ, осаждающихся на материале. При их коксовании происходит слипание элементарных волокон, в результате чего повышается хрупкость и снижается прочность материала. Поэтому волокно перед карбонизацией необходимо сушить при температуре не ниже 100 С в течение 15 ч. [c.62]

Добавки, вводимые в реакционную систему в процессе карбонизации, подразделяются на 2 группы катализаторы карбонизации и добавки, позволяющие модифицировать углеродное волокно. [c.64]

Рис. 10-6. Влияние содержания природного графита на изменение линейных размеров после карбонизации при 1000°С. Связующее пек+10% серы. Волокна

Обычно углеродные волокна разделяют на два основных типа волокна с высокой прочностью и волокна с высокой упругостью. В производстве, главным образом, изготовляют волокна высокой прочности. Прочность этих волокон на начальной стадии разработок составляла 2,5 ГПа. За счет усовершенствования технологии (предварительной обработки, придания волокнам огнестойкости, карбонизации и завершающей обработки) прочность была повышена, например, для обычного материала до 3,5 ГПа. [c.70]

Обычно углеродные волокна высокой прочности получают при температуре карбонизации 1000 - 1500 С, они имеют модуль упругости 2250 -2350 Н/мм . При 2000 - 3000°С за счет процесса графитации могут быть получены волокна с более высоким модулем упругости. [c.70]

Экономические показатели производства УВ зависят от выхода углерода при карбонизации и энергозатрат. Наиболее энергоемкой является стадия термоокислительной обработки. Переход от конвективного темперирования обрабатываемых нитей к коидуктивному позволяет снизить продолжительность процесса в 3-4 раза и соответственно уменьшить энергозатраты. Вьгход готового волокна повышается на 15-20 % при переходе к термическим обработкам материала в виде нитей. [c.185]

Влияние содержания пека в волокне на выход остатка по<У10 карбонизации представлено в табл.З. [c.156]

Уже рассказывалось о формировании многослойной тканевой конструкции с ее пропиткой и связыванием смолой в специальной для каждой детали матрице. После полимеризации в печах аэродинамического нагрева и карбонизации в обычных обжиговых печах нужно было определить пористость детали, с ювелирной точностью отрегулировать ее путем осаждения в порах пиролитического углерода. А после этого провести виртуозную операцию силицирования материала детали с таким расчетом, чтобы не нарушить прочность и упругость армирующего углеродного волокна. И это было сделано Должен признаться, что лично я сомневался в надежности такого процесса, но он был освоен. Приходилось рентгеновским аппаратом определять равномерность свойств по полю детали, лечить повторными процессами, и это тоже удалось сделать. [c.237]

Карбонизация окисленного волокна без натяжения или с натяжением при температурах до 1000 С в инертной атмосфере. [c.570]

Обработка карбонизованного волокна до различных температур вплоть до 3000 С. Конечная температура определяется требованиями, предъявляемыми к волокну. В частности, с увеличением температуры повышается модуль упругости. Возможно совмещение операций карбонизации и графитации в одной стадии путем быстрого нагрева. [c.570]

Следовательно, стабилизация с вытяжкой позволяет кроме предпочтительной ориентации цепей относительно оси волокна создать циклические структуры. Последние способны выдерживать без разрушения достаточно высокие напряжения, которые возникают при карбонизации и графитации. [c.573]

Карбонизация и графитация до 2800 С могут быть совмещены в одной операции. В результате усадки при нагреве диаметр волокна снижается в среднем до 5-6 мкм, хотя имеются и волокна диаметром около 1 мкм [9-111]. [c.613]

Размеры и объем пор регулируются условиями карбонизации (продолжительностью и температурой). Введение каталитических добавок в ГЦ-волокна влияет на формирование пористой структуры [9-146]. Микропоры (менее 2 нм) и мезопоры (2-50 нм) наиболее заметно формируются при активации (преимущественно при 700 С) УВ, полученных при 600-900 С [9-147], и непосредственно в процессе карбонизации при этих температурах. [c.626]

Выделяющиеся при карбонизации из пропитки диоксид углерода и вода могут взаимодействовать с поверхностью волокна и снижать его прочность на 10-40% [10-17]. [c.639]

Углеродные волокна (УВ) образуются в результате карбонизации отвержденных пековых волокон. Карбонизация проводится при температурах выше 800°С, поэтому У В характеризуются высоким значением показателя ароматизации Na (табл. 1.12), возрастающим с повышением конечной температуры термообработки (ТТО) [129...138]. [c.53]

В том же патенте рассматриваются и другие варианты вытягивания при термической обработке волокна карбонизация без натяжения, графитация с натяжением, карбонизация и графитация под натяжением. Полученные результаты приведены в табл. 2.20. Преимущество вытягивания на обеих стадиях обработки заклю- [c.122]

Одновременно с этими работами шла проработка вариантов компоновки стадий производства получение исходного сырья, его предварительная подготовка, термообработка и прочие стадии получения волокнообразующего пека, получение из него сырого волокна, его карбонизация и последние стадии - изготовление различных изделий. Создание такой длинной цепи различных по своему характерз производств предъявляет особые требования к выбору места их размещения. Каждое из них требует свою инфраструктуру и соответствующие кадры. Привязка всей цепочки к предприятию, производящему исходное сырье (нефтепереработка и нефтехимия), не получила поддержки из-за нежелания организовать у себя весьма специфичное производство [c.17]

Получение смолы пиролиза как отхода на нефтехимическом комбинате, транспорт ее в железнодорожных цистернах на специально создаваемое производство углеродных волокон. Последнее включает узел подготовки смолы пиролиза, стадии термополимеризации и формирования волокнообразующего пека, формования и карбонизации волокна. Образующиеся отходы отправляются на нефтехимические предприятия для утилизации. Полученные углеродные волокна транспортируются на предприятия, изготавливающие различные изделия. Совмещая производства получения пеков и волокон, мы исходим из того, что эти производства имеют многие черты по своей инфраструктуре и, самое главное, исключаются такие операции как охлаждение, затаривание, транспорт пека и последующие его растаривание, нагрев до нужной температуры. Последняя операция, как показали эксперименты, ве сьма сложная в техническом отношении и мо5кет вызывать нежелательные изменения в качестве пека. [c.18]

В свете вышеизложенного была выполнена прооабст ьа ианта создания опытнопромышленного производства углеродного волокна на базе УОЗ БашНИИ НП с привязкой к уже работающей установке получения пека. Сырье - смола пиролиза принимается с Уфимского завода синтетического спирта. Предварительная подготовка смолы проводится на имеющейся установке после ее реконструкции. Подготовленная смола поступает на установку получения пека производительностью 600 кг/сут. по сырью с получением около 150 кг/сут. волокнообразующего пека. Пек без охлаждения направляется на формование нитей с последующей их обработкой в печах (окисление, карбонизация). [c.18]

Процесс получения УВН на основе ПАН состоит из 3-х стадий окисления, карбонизации и графитации. Предварительное окисление облегчает последующее дегидрирование ПАН-волокна. Особенно важно, что на этой стадии возникают предструктуры, обеспечивающие образование нужной структуры и ценных механических свойств углеродного волокна. [c.59]

В процессе карбонизации ПАН-волокна происходят такие химические превращения и структурные изменения полимера, конечным результатом которых является образование турбостратной структуры углерода. Карбонизация ПАН-волокна проводится при различных температурах от 700 -800 С и до 1000 - 1500°С. В процессе карбонизации содержание углерода повышается до 90 - 95% и выделяются газообразные и смолообразные продукты, К основным газообразным продуктам деструкции относятся H N, ЫНз, Н2О и, видимо, акрилонитрил. Бурное выделение NH3 происходит в пределах 500 - 850 С, достигая максимального значения при 700 С, для H N характерны два максимума выделения при температуре 450 С и 850°С. Относительно много СО2 образуется в интервале температур 250 450°С. Максимальное количество Hj образуется при 500 С как для окисленных, так и для неокисленных волокон. Из неокисленных волокон Н2 выделяется больше. СО выделяется только из окисленных волокон, причем больше всего при 500 0. Максимальное выделение N2 отмечается при температуре 700 - 900°С. Н2О и СО2 выделяются только из окисленных волокон, максимум выделения при 300°С, причем СО2 образуется больше, чем Н2О. [c.61]

Графитация карбонизованного волокна осуществляется при очень БЫС0Ы1х температурах (до 3000°С) в инертной среде, обычно азоте или аргоне. На этой стадии еще в большей мере, чем при карбонизации, необходима тщательная очистка защитных газов от следов кислорода, а также применение аппаратуры, исключающей попадание кислорода воздуха в реакционное пространство. Как и при карбонизации, к основным условиям графитации относятся среда, температурно-временные реясимы, степень вытягивания волокна. [c.62]

Катализаторы позволяют увеличить выход углеродистого остатка, улучшить свойства углеграфитового волокна и уменьшить продолжительность карбонизации. В качестве каталитических добавок получения углеграфитовых волокнистых материалов применялись типичные антипирены смесь буры и диаммонийфосфата. Предлагались аммонийфосфат, смесь буры и борной кислоты, парообразные соединения железа, галогегады переходных металлов, соли сильных кислот и аммониевого основания - сульфат аммония, диаммонийфосфат, хлорид аммония. [c.64]

Начальная температура графитации определяется конечной температурой карбонизации и находится в пределах 900 - 1500 С, конечная - в пределах 2600 - 2800 С. Процесс графитащ1и связан с использованием сложного оборудования и с большими энергетическими затратами. При обычном омическом обогреве КПД аппаратов составляет всего лишь несколько процентов, в результате чего стоимость графитированного волокна возрастает по сравнению с углеродным. [c.64]

Для фенольных смол (применяемых в виде порошка) наблюдаются равномерные потери массы в широкой области температур. Подобное явление обусловлено тем, что на каждой стадии термического распада образуются промежуточные продукты с возрастающей термостойкостью, поэтому происходит своеобразная их самотермостабилизация. С этим, видимо, связан высокий выход углеродного остатка - около 60% от массы исходной смолы. Из трех стадий переработки фенольных полимеров в УВ наиболее сложной является получение исходного волокна. Его карбонизация и графитация проводятся по известным режимам, измененным в соответствии с особенностями термического распада полимера. Свойства УВ также в основном закладываются на стадии получения волокна из фенольных полимеров. [c.66]

Рассмотрим схему получения УВ на основе ПАН-волокна по периодическому методу (рис. 1.23). Волокно с бобин (1) наматывается на жесткую раму (2), предотвращающую усадку волокна. Рама (2) помещается в печь (3) для окисления волокна, туда же подается нагретый воздух. Окисленное волокно разрезается и укладывается в формы для дальнейшей обработки. Карбонизация и графитация проводятся в печах. Волокно момшо также окислять на бобинах, цилиндрах и др. устройствах. К недостаткам периодического способа следует отнести ограниченную длину получаемых жгутов около 1 м, низкуто производительность оборудования, периодичность нагрева и охлаждения печей карбонизации и графитации. Кроме того, создаются неблагоприятные условия для контакта нити с воздухом. Внешние слои свободно омываются воздухом, тогда как к внутренним достутг воздуха затруднен. При таком способе исключается возможность вытягивания волокна. [c.67]

Т1 в первом цикле, параметр важный с практической точки зрения, обусловлен реакциями взаимодействия электролита с поверхностью электрода, протекающими наряду с реакциями литирования-делитирования. Вклад этих реакций в суммарную емкость катодного процесса в общем случае зависит от используемого электролита, величины и состояния поверхности электрода, находящейся в контакте с электролитом. Увеличение температуры термообработки тканей от 800 до 2400-3000 °С приводит к росту п в первом цикле от 7-9 до 60-70 %. После дополнительной поверхностной обработки Т1 на тканевых электродах достигает 73-80%. Наблюдаемая зависимость т) от ТТО обусловлена снижением удельной поверхности углеродных тканей от 50-100 до 0,5-2 м Vr и удалением с нее функциональньге групп при переходе от температуры карбонизации (800-900"С)к температуре фафитации (2400-3000°С). Замена углеродных тканей одноименными углеродными волокнами (УВ) сопровождается существенным снижением т), происходящим из-за увеличения поверхности от1 м г до 2,6 м /г при переходе от ткани к волокну и с введением сажи при изготовлении электрода из волокна. Использование вместо электролита А электролита Б позволяет для всех испытанных вариантов электродов повысить т). [c.89]

Вид металла, способ его введения и вариации технологических режимов карбонизации волокон определяют структуру, элементный и фазовый состав формирующихся Ме-УВ, позволяют в широких пределах регулировать их свойства Металлосодержащие включения в составе Ме-УВ в виде оксидов, карбидов, высокодисперсных (3-20 нм) восстановленных металлов придают им высокие адсорбционно-каталитические свойства в ряде химических реакций, улучшают смачивание волокон различными видами связующих, влияют на характер взаимодействия реагирую1Ш1Х компонентов на границе раздела фаз волокнистый наполнитель-полимер. Структурно-активные фуппы Ме-УВ могут служить центрами кристаллизации полимеров, ориентировать макромолекулы в гюверхностном слое, изменяя структуру и свойства межфазного слоя и в целом всего армированного волокнами композита. [c.182]

Содержание пека в волокне Выход после окисле- Быход остатка 1 ния карбонизации [c.156]

Содержание углеродного волокна в композите определяет его прочность. Чем выше объемное содержание высокопрочного волокна, тем больше прочность композита. Однако эта зависимость не подчиняется правилу смесей и механические свойства ниже на 20-30%. Отдельные показатели соответствуют различным коэффициентам использования волокна. Оптимальные результаты получаются при 50-55% (объем.), 60-65% (масс.), волокна. Для КМУУ с указанным составом наблюдается повышенная объемная усадка при первичной карбонизации. Она вызывает при 450-550"С образование трещин, которые располагаются перпендикулярно оси волокон. Наибольшее число трещин возникает в объемах композитов с повышенным содержанием связующего. Увеличение содержания волокна до 70-75% (масс.) снижает усадку до десятых долей процента. Это позволяет получить КМУУ с улучшенными механическими свойствами. [c.645]

Так же как и у углепластиков, параметры КМУУ определяются синергизмом свойств волокон и связуюшего [10-43. По данным микроскопических исследований в поляризованном свете, структура формирующегося при карбонизации пекового кокса зависит от вида волокна [10-23, 24]. При использовании углеродного волокна с наименьшей текстурой на основе вискозного волокна ориентированной коксовой оболочки на поверхности волокна не наблюдается. [c.647]

С увеличением способности кокса к графитации его усадка при карбонизации и графитации повышается, а механические свойства КМУУ понижаются. Ударная вязкость при пониженной адгезии кокса к волокну повышается [10-25]. [c.647]

Увеличение выхода кокса из пека и снижение его усадки достигается добавками элементной серы до 12% [10-26]. Известно [В-5], что сера способствует дегидрополиконденсации, образованию поперечных связей и соответственно повышению выхода кокса. Она препятствует образованию мезофазы и уменьшает усадку при карбонизации, что также приводит к увеличению прочности КМУУ. Следует отметить, что прочность КМУУ не находится в прямой связи с выходом кокса, а в большей степени зависит от дефектов в материале (отслоений коксовой оболочки от поверхности волокна, трещин, пустот). [c.648]

Образующаяся на поверхности углеродных волокон оболочка из кокса наблюдается при травлении, например, хромовой кислотой [10-28]. Это связано с остаточными напряжениями, которые возникают при формировании кокса и охлаждении после карбонизации. Вид дефектов в коксе зависит от прочности связи кокса с волокном. Чем она выше, тем меньше относительная деформация до разрушения КМУУ. При малых деформациях концентрация трещин, располагающихся преимущественно перпендикулярно оси волокна, увеличивается. В результате исчезает параллельная ориентация граничных слоев кокса вдоль оси волокна [10-28, 29, 30]. [c.651]

Вопросы управления формированием фазовых контактов внешне приобретают значение на такой стадии карбонизации, на которой происходит почти полное превращение прослоек дисперсионной среды и вещества сольватных оболочек в высококарбонизированный материал, что имеет место в прокаленных нефтяных коксах и композиционных материалах, а также в таких видах нефтяного углерода, которые получены при достаточно высоких температурах (сажи, углеродные волокна, пирографит и др. ). На самом же деле, они тесно связаны с решением вопросов управления формированием коагуляционных и точечных контактов на ранних стадиях процесса карбонизации, предшествующих началу образования фазовых контактов на более поздних, высокотемпературных стадиях процесса. Более того, формирование фазовых контактов, начиная с определенной глубины карбонизации,протекает параллельно с продолжающимся [c.111]

Установлены механизм карбонизации ненаполненной эпоксидной смолы и ар-мировагшой исходными волокнами, а также зависимост ь состава и структуры кокса от содержания кислорода при горении. Определены условия формирования вспененной структуры кокса при армировании смолы огнезащищенными волокнами и отмечены различия в макроструктуре вспененной шапки и в объеме кокса от способа введения ЗГ в состав композиции. Изучение распределения элементов в коксе показало, что фосфор присутствует как в поверхностном слое кокса, так и его объеме. С увеличением содержания кислорода в испытательной смеси с 30 до 100 % об. растет температура пламени и меняется морфология кокса, возрастает степень разрушения волокна под снятым слоем пенококса. Фосфор в коксе обнаружен при всех температурных режимах горения. [c.95]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология