Химические или аналогичные нити из других веществ, их производство, устройства, специально предназначенные для производства углеродных волокон: ..углеродные волокна, устройства, специально предназначенные для их производства – D01F 9/12

Изобретение относится к химической технологии, в частности к процессам карбонизации волокнистых вискозных материалов, и может быть использовано при производстве графитированных волокнистых материалов, используемых в качестве наполнителей композиционных материалов; электродов; гибких электронагревателей; фильтров агрессивных сред; в изделиях спортивного и медицинского назначения и др. Материал предварительно подвергают релаксационной обработке. Полученный материал, содержащий катализатор пиролиза, непрерывно транспортируют через зоны нагрева карбонизации. Карбонизацию проводят до 320-360°С в тепло- и газоизолированных одна от другой не менее, чем трех зонах нагрева, транспортируя материал под наклоном снизу вверх, увеличивая температуру нагрева от 160-200°С в первой зоне, на 40-60°С в каждой последующей зоне нагрева, по сравнению с предыдущей. Одновременно удаляют из указанных зон летучие продукты в тепло- и газоизолированную от внешней среды зону эвакуации, расположенную над зонами нагрева и сообщающуюся с ними через перфорированную стенку. Температуру в зоне эвакуации летучих устанавливают на 5-15°С выше температур соответствующих зон нагрева, а температуру выходного патрубка 5-15°С выше максимальной температуры карбонизации. Изобретение обеспечивает повышение интенсивности процесса и улучшение качества получаемых углеродных волокнистых материалов. 2 ил., 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к получению углеродных волокнистых материалов и может быть использовано в производстве армирующих наполнителей композитов, теплоизоляции высокотемпературного термического оборудования, гибких электронагревателей, электродов, фильтров агрессивных газов, жидкостей и расплавов при высоких температурах, в производстве спортивных изделий, в медицине. Способ включает обработку вискозного волокнистого материала катализаторами пиролиза, нагревом до температуры карбонизации и последующую графитацию до температуры 3000°C в инертной среде. Перед карбонизацией осуществляют приготовление прекурсора путем предварительной отмывки исходного материала водой и/или 5-10%-ным раствором гипосульфита натрия при нагревании и сушке, и/или ионизирующего облучения пучком быстрых электронов при транспортировании через камеру облучения ускорителя электронов, и/или тепло-влажностного синтеза комплексного катализатора на поверхности вискозного волокна и в пористой его системе в (10-20)%-ном кипящем водном растворе хлористого аммония и с добавлением диаммоний фосфата в отношении от 0,5 до 4,0 с последующей пропаркой в горячем паре и окончательной вентилируемой сушкой при непрерывном транспортировании, обеспечивающими осаждение катализатора в виде аморфной пленки. Повышается стабильность процесса карбонизации вискозного волокнистого материала и физико-механические свойства получаемого углеродного материала. 5 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл., 12 пр.

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.

Изобретение относится к получению углеродных волокон. Способ получения углеродного волокнистого материала характеризуется обработкой исходного целлюлозного волокнистого материала жидкофазной композицией, которая содержит 10-20%-ную водную эмульсию олигомерной смолы, содержащей силанольные группы, имеющей молекулярную массу от 900 до 2400 и вязкость в пределах от 520 до 1700 сП, и 2-7%-ный водный раствор антипирена. Обработанный жидкофазной композицией волокнистый материал сушат при температуре 105-125°С в течение 60-120 минут. Затем проводят карбонизацию на воздухе при температуре 140-170°С в течение 25-40 минут. Карбонизацию заканчивают при температуре 700°С, и далее осуществляют высокотемпературную обработку при температуре не менее 2200°С. Изобретение обеспечивает получение углеродных волокнистых материалов с высокими физико-механическими показателями при сохранении высокого выхода. 3 з.п. ф-лы, 6 пр.

Изобретение относится к производству химических волокон, в частности к получению расправленных углеродных жгутов, используемых для изготовления различных тканей, лент и препрегов. Установка для расправления углеродного жгута содержит последовательно расположенные узел смотки 1, пару подающих валков 2, узел контроля 3 и регулирования натяжения обрабатываемого жгута, узел расправления 4 углеродного жгута воздушным потоком, пару принимающих валков 5, а также узел намотки 6 расправленного жгута. Узел расправления 4 углеродного жгута воздушным потоком выполнен в виде двух поддерживающих валков 11, 12 и сопла 13, которое закреплено между поддерживающими валками и над ними с наклоном под углом от 30° до 70° к плоскости перемещения жгута, и выполнено с плоским щелевым отверстием 14 с возможностью подачи через него под давлением сжатого воздуха. Щелевое отверстие 14 сопла 13 узла расправления 4 углеродного жгута может быть выполнено с перегородками 15. Сопло 13 может быть установлено с возможностью регулирования угла его наклона в зависимости от толщины жгута. За счет высоких скоростей потока сжатого воздуха достигается эффективное разделение углеродного жгута на монофиламенты и получение лент углеродных волокон с более низкой поверхностной плотностью. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к получению углеродных наноматериалов методом химического осаждения из газовой среды. Способ получения углеродных наноматериалов включает загрузку катализатора в реактор, приведение катализатора в контакт с газом, содержащим соединение углерода, и выгрузку углеродного наноматериала из реактора. При этом загрузку катализатора производят путем нанесения частиц или гранул катализатора на поверхность компактного слоя углеродного наноматериала, а выгрузку углеродного наноматериала проводят путем его отбора из нижней части слоя со скоростью поддержания стационарной толщины компактного слоя углеродного наноматериала. Изобретение обеспечивает высокую производительность при однородности наноуглеродного продукта и минимальном образовании побочных продуктов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к нетканым волокнистым материалам, которые могут быть использованы в различных электрохимических устройствах, водородных накопителях, устройствах фильтрации, каталитических подложках и т.п. Нетканый волокнистый материал состоит из фрагментов активированного углеродного волокна, среднее характеристическое отношение которых составляет между приблизительно 1 и 5. Технический результат - увеличение эффективности электрических двухслойных конденсаторов. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технологии получения из гидратцеллюлозы углеродного волокна и может быть использовано в качестве наполнителей композиционных материалов конструкционного, теплозащитного, антиэлектростатического назначения, а также при производстве углеродных волокнистых адсорбентов, носителей катализаторов, материалов для защиты от электромагнитного излучения, наноструктурированных композитов, фуллеренов, нанотрубок и т.д. Способ включает пропитку раствором антипирена исходного однонаправленного жгута из гидратцеллюлозных волокон с мелкокристаллической ненапряженной структурой с диаметром филамента от 8,5 до 15 мкм при его линейной плотности 0,07÷0,17 текс, сушку, безокислительную стабилизационную карбонизацию и графитизацию. В качестве антипирена используют водный раствор, содержащий 150-200 г/л хлорида аммония и 10-30 г/л мочевины, или водный раствор, содержащий 250-300 г/л сульфата аммония и 20-40 г/л мочевины. Сушку проводят с использованием электрического обогрева при 120-140°С 30-60 мин. Перед карбонизацией жгут обрабатывают в кислородсодержащей атмосфере при 140-180°С в течение 30-90 мин. Многозонную карбонизацию выполняют в токе инертной среды со скоростью 2,5-4,5 м³/час в течение 40-80 мин по 5-10 мин в каждой зоне с усадкой исходного гидратцеллюлозного волокна на 10-30% и температурой от 170-230°С до 690-710°С. В процессе карбонизации осуществляют отбор продуктов пиролиза в зоне наибольшего их выделения за счет небольшого избыточного давления нейтрального газа 120-150 мм вод.ст. с непрерывным окислением в узлах сжигания. Графитизацию осуществляют при 1000-2400°С в среде азота или аргона с содержанием кислорода не более 0,001% со скоростью протяжки 15-50 м/час. Изобретение обеспечивает значительное сокращение длительности процесса, обеспечение значительного снижения влажности полученного углеродного волокна, обеспечение возможности проведения многозонной карбонизации с гарантированным поддержанием равномерной температуры каждой зоны, снижение выделения аморфного углерода как продукта распада смол и предотвращение его осаждения на поверхность изготавливаемого углеродного волокна. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии получения углеродных волокон из исходных целлюлозных волокон, используемых в качестве армирующих наполнителей композиционных материалов. Способ в непрерывном режиме включает пропитку исходных волокон на стадии предкарбонизации водной эмульсией, содержащей олигомерную смолу, сушку, терморелаксацию и карбонизацию, при необходимости, графитацию. Пропитку осуществляют в водной эмульсии олигомерной смолы с высоким содержанием силанольных групп общей формулы:НО{[МеSi(ОН)O][Ме₂SiO]_m }_nН, где: Me - метил; m и n - целые или дробные числа: m=1-3, n=3-10, с мол. массой 900-2400 и вязкостью от 520 до 1700 сП, в прядильно-отделочном агрегате при получении вискозных технических нитей. Волокна перед пропиткой сушат при 120-180°С 10-15 сек, терморелаксацию проводят при 160-200°С в течение 0,5-2,0 ч, а карбонизацию заканчивают при температуре 600°С. Пропитке подвергают различные текстильные структуры, например сетку или ткань, или трикотаж, или нетканый материал из исходных целлюлозных волокнистых материалов. Изобретение обеспечивает получение углеродных волокнистых материалов с высокими физико-механическими показателями при одновременном понижении коэффициента вариации по прочностным характеристикам. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии получения волокнистых углеродных материалов методом пиролиза ароматических и неароматических углеводородов. Сначала в аппарате дозирования и осаждения проводят распыление катализатора. Контейнер 6 с осажденным катализатором при помощи манипулятора 3 перемещают на диск. Включают расположенные под диском нагреватели и привод вращения диска. Под газораспределительный кожух подают углеродсодержащий газ. Непрореагировавший с катализатором газ вместе с газообразными продуктами пиролиза отводят через патрубки отбора реакционных газов. После окончания процесса синтеза углеродных нанотрубок прекращают подачу углеродсодержащего газа, отключают нагреватели. Включают охлаждение. После разгерметизации реактора извлекают контейнер 6 с синтезированными нанотрубками. Изобретение повышает качество синтезируемого углеродного материала, повышает производительность реактора. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области получения высокопрочных углеродных волокон, преимущественно изготавливаемых из органического исходного материала (предшественника), в частности к способу стабилизации углеродсодержащего волокна и способу получения углеродного волокна. Способ стабилизации включает помещение углеродсодержащего волокна в газовую среду, обработку его микроволновым излучением с одновременным нагревом газовой среды. Волокно в частном случае помещают в рабочую камеру с расположенной внутри нее газовой средой, нагрев газовой среды осуществляют путем нагрева камеры (ее стенок) одновременно с обработкой волокна микроволновым излучением. Способ получения углеродного волокна включает в себя, по крайней мере, этапы стабилизации и карбонизации волокна. Стабилизацию предшественника осуществляют вышеописанным способом. После карбонизации волокна возможна его дополнительная графитация. Можно проводить комплексную обработку микроволновым излучением с одновременным нагревом среды, в которую волокно помещено для карбонизации/графитации. Изобретение обеспечивает снижение времени стабилизации волокон предшественников, что влечет за собой снижение энергозатрат и повышение производительности процесса получения углеродного волокна. 2 н. и 9 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области технологических процессов производства углеродных волокон, в частности к их упрочнению при помощи температурной обработки. Способ упрочнения углеродных волокон содержит термообработку в две стадии, включающие нагрев до температур 500-1200°С и последующее охлаждение до 30-100°С в течение 1,5-15 мин. При этом нагрев и охлаждение производят в инертной атмосфере путем протягивания волокон через градиентную печь, содержащую различные температурные зоны, со скорость движения 2-25 см/мин. Изобретение позволяет получить углеродные волокна с повышенной в 1,4-1,7 раза прочностью. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения высокомодульных углеродных волокон из среднепрочных волокон на основе полиакрилонитрильных жгутиков и может быть использовано для производства высококачественных композитов. В качестве исходного сырья используют среднепрочное углеродное волокно с линейной плотностью 200-1600 текс и модулем упругости 200-250 ГПа. Это волокно подвергают крутке до величины 30-60 круток/м при содержании в нем аппрета более 1%. Дополнительно аппретируют волокно при содержании аппрета менее 1%. Затем подкрученный жгут подвергают первичной термообработке при 2300-2500°С в течение 1-10 мин до мод значения модуля упругости углеродного жгута не менее 300 ГПа. Затем проводят вторую термообработку при температуре не ниже 3000°С в течение 1-20 с при вытяжке жгута до 10% до возрастания модуля упругости углеродного жгута до величины не менее 450 ГПа. Высокое качество достигается за счет компактной формы получаемых углеродных жгутов, обеспечивающей высокое содержание углеродных волокон в композите и максимальную реализацию механических свойств композиционного материала.

Изобретение относится к технологии получения углеродных волокон из исходных целлюлозных волокнистых материалов и может использоваться в качестве армирующих наполнителей композиционных материалов. Способ в непрерывном режиме включает три стадии производства: предкарбонизацию, карбонизацию и графитизацию. На стадии предкарбонизации исходный целлюлозный волокнистый материал пропитывают раствором жидкой олигомерной смолы с высоким содержанием силанольных групп общей формулы HO{[MeSi(OH)O][Me₂SiO]_m} _nH, где Me - метил, m=1-3, n=3-10, с молекулярной массой 900-2400, вязкостью 520-1700 сП. Органическим растворителем являются спирты - производные углеводородов гомологического ряда C ₂-C₅ и ацетон. Изобретение обеспечивает образование углеродных волокон и волокнистых материалов, обладающих отличными прочностными характеристиками. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии получения волокнистых углеродных материалов каталитическим пиролизом. Способ получения заключается в том, что в нижней части реактора размещают соединенный с приводом вращения диск, над которым устанавливают открытую снизу осадительную камеру, в которой распыляют катализатор в виде пылевидного сплава на основе никеля. В реактор непрерывно подают исходный продукт - углеводородный газ - и нагревают его до 600-1150°С, а газообразные продукты пиролиза также непрерывно отводят. Готовый продукт вместе с катализатором охлаждают. Перед пуском реактора в работу под осадительной камерой на диске помещают липкую пленку и включают распылительное устройство. После прекращения подачи катализатора пленку разрезают на части и определяют количество катализатора, осажденного на единицу площади пленки, по результатам которого регулируют равномерность подачи пылевидного катализатора. Осаждение пылевидного катализатора ведут при выключенном приводе вращения диска и пониженном давлении. Изобретение обеспечивает достижение максимальной производительности и качества волокнистых углеродных структур при различных размерах частиц пылевидного катализатора. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технологии получения высокопрочных, высокомодульных углеродных волокон. Способ включает окисление предшественника и его последующую высокотемпературную обработку под натяжением, обеспечивающим вытяжку волокна. Предварительно волокно-предшественник обрабатывают СВЧ-излучением. Затем на первой стадии термообработки производят окисление волокон в неравновесной низкотемпературной плазме до получения волокон с показателем плотности 1,38-1,43 г/см³. На второй стадии термообработку ведут в инертной среде при давлении от 20 до 750 торр или в вакууме с давлением ниже 10^-2 торр, при этом нагревают окисленное волокно до 400-450°С. На третьей стадии волокно нагревают до температуры 600-650°С. На четвертой стадии термообработки волокно обрабатывают при температуре 1100-4500°С. Полученное высокопрочное, высокомодульное углеродное волокно обладает прочностью 400-510 кг/мм² и модулем упругости 39000-49000 кг/мм² . Обеспечивается непрерывность получения волокна, что позволяет повысить производительность и снизить затраты энергии при получении волокна. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к способу получения фуллеренов и других углеродных наноматериалов. Процесс включает сжигание многоядерного ароматического углеводородного топлива, которое содержит компонент, являющийся ароматической молекулой, которая содержит два или три шестичленных ядра, два или три пятичленных ядра или одно шестичленное ядро и одно пятичленное ядро; и сбор конденсируемых продуктов, полученных при сжигании многоядерного ароматического углеводородного топлива. Многоядерные ароматические углеводородные топлива содержат полициклические ароматические углеводороды, которые включают значительное количество индена, метилнафталинов или их смесей. Технический результат - улучшение синтеза фуллеренов и углеродных наноматериалов, использование дешевого углеводородного топлива (например, фракции дистиллята каменноугольной смолы и нефтяного дистиллята), повышение степени превращения углерода, 32 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области получения углеволокнистых адсорбентов, а именно к устройствам активирования углеволокнистых материалов. Установка содержит вертикальную печь для активирования углеродной ткани и связанный с ней парогенератор, которые подключены к источнику питания и блоку управления, а на выходе печи установлено приемное устройство, при этом печь содержит сквозной обогреваемый муфель, предназначенный для непрерывного прохождения через него обрабатываемой углеродной ткани, причем муфель расположен внутри разъемного теплоизолирующего корпуса печи, на внутренней стороне которого расположены нагревательные элементы, и, кроме того, на выходе печь снабжена передвижной емкостью с водой, в которую погружен нижний конец сквозного муфеля. Изобретение позволяет создать такую установку для получения активированного углеродного волокнистого материала, которая будет обеспечивать непрерывный процесс обработки углеродного материала перегретым водяным паром с получением высоких прочностных свойств и пористой структуры активированной ткани, будет простой в монтаже и надежной в эксплуатации. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области получения углеродных волокон, в частности к выделению углеродных нанотрубок из углеродсодержащего материала. Исходный углеродсодержащий материал диспергируют в жидкой среде. Получают оптически прозрачную дисперсную среду, пропускают через нее пучок пространственно ориентированного монохроматического линейно поляризованного оптического (лазерного) излучения и прикладывают к дисперсной среде постоянное магнитное поле для индуцирования двулучепреломления. По кривой зависимости двулучепреломления от напряженности магнитного поля, имеющей ветвь с положительным знаком изменения величины двулучепреломления, устанавливают наличие углеродных нанотрубок в среде. Сравнением с аналогичной характеристикой от эталонного образца оценивают содержание целевой фракции в среде и выделяют ее осаждением. Способ позволяет повысить экономичность процесса разделения исходного материала на фракции углеродных частиц. Технический результат изобретения состоит в установлении характера зависимости индуцированного двулучепреломления от величины приложенного магнитного поля в суспензии, содержащей углеродные частицы различной структуры, и использовании такой зависимости для выделения фракции углеродных нанотрубок. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.