Вытягивание при окислении ПАН-волокна

Вытягивание ПАН-волокна при окислении......269 [c.219]

Поскольку во время окисления волокно подвергается вытягиванию, следует учитывать термомеханические свойства ПАН-В. В работе [16] указывается, что при нагревании в изотермических условиях (до 320°С) выявлено шесть областей различного поведения ПАН-В. [c.261]

Вытягивание ПАН-волокна при окислении [c.269]

Вытягивание ПАН-волокна в процессе окисления [c.170]

К основным параметрам окисления ПАН-волокна относятся температура и продолжительность процесса, степень вытягивания. [c.59]

Нагревание соли в автоклаве, весь процесс поликонденсации и дальнейшие операции с расплавленной смолой осуществляют в атмосфере азота, тщательно очищенного от кислорода (содержание кислорода не более 0,01%). Необходимость проведения реакции в присутствии азота объясняется тем, что при высоких температурах происходит частичное окисление полимера, что приводит 1) к изменению цвета (потемнению) смолы, крайне нежелательному, если полимер применяется для производства волокна, 2) к частичному образованию сетчатой структуры, сшивки макромолекул, что уменьшает плавкость смолы и затрудняет дальнейшую переработку полимера при производстве волокна (засорение фильер, затруднение при вытягивании нити и др.). [c.596]

После концентрирования при температуре 160° полимеризацию проводят при нагревании в автоклаве при 270°. Реакцию прекращают, когда молекулярный вес достигает 10 000—20 000. Полимер выдавливают из автоклава с помощью азота (без следов кислорода) в воду. При этом образуется ленточка толщиною в 0,3 мм, которую затем нарезают на кусочки длиною 0,6 мм. Эти кусочки высушивают во вращающемся барабане при 110° во избежание окисления, затем плавят в специальном аппарате, предназначенном для предотвращения деградации полимера и образования пузырьков газа. После фильтрования плава через сито и выдавливания через фильеру однородные нити получают при пропускании волокна через охлаждаемую трубу с последующей обработкой паром, которая делает найлон менее чувствительным к натяжению и увеличивает его относительную влажность. Холодное вытягивание, в течение которого проводится смачивание водой, уменьшает ломкость, изменяет внутреннюю структуру и сильно увеличивает эластичность и крепость волокна, которое может затем выдерживать растяжение в несколько сот процентов. [c.310]

Образование утолщений с включениями полимера происходит в тех случаях, когда для формования волокна применяется полимер недостаточно высокого качества, например частично окисленный на предыдущих стадиях обработки, или когда имеет место поступление небольших количеств кислорода во время формования волокна, в результате чего в прядильной головке появляются частицы окисленного полиамида. При окислении полиамида образуется сетчатая структура, поэтому окисленный полимер не плавится. В процессе формования волокна, по-видимому в момент вытекания струи расплава из фильеры, эти частицы оказываются окруженными слоем расплавленного полиамида, что приводит к образованию утолщений в элементарных волокнах. При вытягивании часто происходит разрыв элементарных волоконец непосредственно перед этими утолщениями или после них. В результате обрыва элементарных волоконец на нити образуются узлы или ворс, а в некоторых случаях происходит обрыв всей нити. Образующиеся узелки представляют собой спутанные элементарные волокна, оборванные в процессе вытягивания поэтому они состоят из невытянутого (над местом разрыва волокна по направлению движения нити) и вытянутого (под местом разрыва волокна) участков нити. Внешний вид таких узелков показан на рис. 175 (спутанные невытянутые элементарные волокна) и 176 (спутанные вытянутые элементарные волокна). [c.422]

К основным параметрам окисления ПАН-волокна относятся температура, время и ориентационное вытягивание. Температура и время (Т, т) взаимно связаны и определяются многими факторами. [c.266]

ПАН-волокна обладают уникальными, пожалуй, только им присущими свойствами, облегчающими получение из них углеродного волокна. Вытягивание во время окисления [c.275]

Новым этапом в развитии производства углеродных волокон явилось применение ориентационной вытяжки на разных стадиях превращения химических волокон в углеродные. При получении углеродных волокон из ПАН-волокна особое значение имеет вытягивание волокна во время окисления. Именно благодаря этому [c.170]

Таблица 3.5. Влияние вытягивания при окислении ПАН-волокна на свойства карбонизованного и графитированного волокна

Вытягивание на стадии окисления приводит к значительному увеличению прочности и модуля Юнга углеродного волокна. По мере увеличения степени вытягивания при окислении возрастает модуль Юнга карбонизованного и особенно графитированного углеродного волокна (рис. 3.16). [c.171]

При использовании в качестве исходного сырья волокна из сополимеров АН с метилметакрилатом или винилацетатом степень вытягивания при окислении также существенно влияет на прочность и модуль Юнга углеродного волокна (табл. 3.5). В условиях свободной усадки при окислении карбонизованное волокно имеет прочность 70 кгс/мм , а графитированное — 56—70 кгс/мм . В результате вытягивания прочность карбонизованного и графитированного волокна увеличивается вдвое (140 кгс/мм ) модуль так- [c.171]

На основании приведенных данных нельзя определить оптимальную степень вытягивания во время окисления ПАН-волокна, так как, надо полагать, она зависит от многих факторов (свойств исходного волокна, условий окисления, карбонизации и графитации). [c.172]

Однако существенное влияние степени вытягивания при окислении на свойства углеродного волокна очевидно. [c.172]

Вытягивание волокна. Несмотря на то что окисленный ПАН состоит из жестких макромолекул и в нем имеются межмолекулярные связи, при карбонизации под влиянием тепловых воздействий происходит усадка волокна, которая нежелательна, так как вызывает дезориентацию структурных элементов. Систематические данные о влиянии степени вытягивания при карбонизации на механические свойства волокна в литературе отсутствуют. При получении высокопрочных волокон в большинстве патентов рекомендуется карбонизацию проводить на жестких паковках (бобинах, графитовых стержнях, каркасных устройствах и других приспособлениях). В этом случае не происходит вытягивание, но предотвращается усадка волокна, что обеспечивает получение волокна с [c.191]

Из анализа литературных данных и патентов следует, что для получения высокопрочного и высокомодульного углеродного волокна на основе ПАН-волокна достаточно вытягивать волокно на стадии окисления карбонизацию можно проводить в условиях, исключающих усадку. В ряде патентов рекомендуется даже давать небольшую усадку (до 10%) или небольшую вытяжку волокна. По мнению Бэкона [77], вытяжку ПАН-волокна достаточно осуществлять на ранних стадиях процесса, графитацию, видимо, можно проводить без вытягивания, только предотвращая усадку волокна. [c.199]

Наплыв — дефект синтетических нитей, получаемых из расплава. Характеризуется наличием на волокне утолщенного участка, не способного под воздействием нагрузки к вытягиванию и утонению. Вызван наличием в расплаве посторонних примесей или окисленных частичек полимера [20, стр. 132]. [c.78]

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]

Термоокислительная деструкция в какой-то мере нарушает ориентацию волокна, а вытягивание способствует сохранению его ориентации. В процессе окисления протекают по крайней мере 2 группы реакций внутримолекулярная циклизация и образоватге межмолекулярных связей. Сшивка, безусловно, за фудняет вытягивание волокна. Однако при варьировании температуры и продолжительности окисления можно найти оптимальные условия вытягивания. Вытягивание на стадии окисления приводит к значительному увеличению прочности и модуля Юнга УВ. [c.61]

Характерная особенность ПАН-волокна как исходного сырья, применяемого для получения углеродных волокон, состоит в том, что предварительно зациклизованные макромолекулы, являюшиеся предматериалом, расположены параллельно друг другу и оси волокна. Вытягивание при окислении и образование межмолекулярных связей способствуют сохранению ориентации макромолекул. Благодаря этому в дальнейшем облегчается образование организованной формы углерода и упрощается технологический процесс получения углеродного, особенно высокопрочного волокна. В этом заключается существенное преимущество ПАН-волокна перед гидрат-целлюлозным. [c.61]

КОН, следу ет уменьшить размер кристаллитов, имеюших более совершенное строение. В качестве технологических приемов, придающих углеродным волокнам дополнительную жесткость и прочность, используют легирование их бором с помощью диффузии из газовой фазы, облучение волокон нейтронами в атомном реакторе, введение в них перед пиролизом буры, а также вытягивание в процессах окисления и графитации. [c.71]

Новым этапом в производстве УВ является применение ориентационной вытяжки на разных стадиях превращения химических волокон в углеродные. При получении его из ПАН-В особое значение имеет вытягивание волокна во время окисления. Именно благодаря этому были получены высокопрочные высокомодульные УВ. По мере увеличения степени вытягивания при окислении возрастает модуль Юнга [57] кар-бонизованного и графитированного волокон (рис. 3.8), а также прочность УВ. Даже окисление на жесткой паковке, предотвращающее усадку волокна и изменение его длины, обеспечивает получение УВ высокого качества. [c.269]

Термоокислительная деструкция в какой-то мере нарушает ориентацию волокна, и вытягивание способствует сохранению ориентации зациклизованного ПАН-волокна. В процессе окисления протекают по крайней мере две группы реакций — внутримолекулярная циклизация н образование межмолекулярных связей. Внутримолекулярная циклизация хотя и может отрицательно влиять на ориентационное вытягивание волокна, но, видимо, не исключает его возможность. Сшивка, безусловно, затрудняет вытягивание волокна. Поэтому наибольший эффект от вытягивания, казалось бы, может быть получен, когда на первом этапе окисления протекает нреимущественно внутримолекулярная циклизация, а при более глубоких стадиях окисления — структурирование, фиксирующее достигнутый эффект ориентации. К сожалению, эти процессы химических превращений ПАН невозможно контролировать, что затрудняет нахождение оптимальных условий вытягивания нри окислении. [c.172]

Характер кривых на рис. 3.15 косвенно указывает на то, что при окислении в течение более 1 ч происходит структурирование, так как деформация волокна при разных нагрузках остается пеиз у1енной. Видимо, при варьировании температуры и продолжительности окисления можно найти оптимальные условия вытягивания волокна. [c.173]

Характерная особенность ПАН-волокна как исходного сырья, применяемого для получения углеродных волокон, состоит в том, что предварительно зациклизованные макромолекулы, являющиеся иредматериалом, расположены параллельно друг другу и оси волокна. Вытягивание при окислении и образование межмолеку- [c.182]

НИИ волокно претерпевает большую усад- ку, сопровождающуюся дезориентацией структуры. Вытягивание или даже окисление в условиях, предотвращающих усадку, приводит к значительному увеличению прочности и модуля Юнга углеродного и графитового волокон (рис. [c.323]

Волокнообразующая способность поликапролактама зависит также от его монолитности. Наличие в полимере мелких -пустот (раковин) приводит при плавлении крошки к появлению газообразных пузырьков в расплаве, что является причиной обрывности волокон при формовании и вытягивании волокна. К таким же результатам приводит частичное (налич-ие темных точек) или значительное окисление полимера (продукт темно-коричне- вого цвета). При использовании такого полимера на волокне появляются наплывы и -невытянутые участки. [c.399]

Длительное нагревание при 200—300 °С в изометрических условиях или даже при некстором вытягивании ПАН волокон приводит к частичному окислению полимера. При этом макромолекулы полиакрилонитрила частично сшиваются. Исчезает способность волокон растворяться в чем бы то ни было. Волокно темнеет и, наконец, чернеет. Ориентационное состояние структуры полимера при этом сохраняется. Обработанное таким образом ПАН волокно приобретает высокую термостойкость и не воспламеняется на открытом огне газовой горелки. При дальнейшем нагреве окисленных ПАН волокон при температурах выше 1000 °С они превращаются в углеродные волокна, обладающие высокими прочностью и модулем упругости. [c.162]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология