Химические или аналогичные нити из других веществ, их производство, устройства, специально предназначенные для производства углеродных волокон: ...термическим разложением углеводородных газов или паров – D01F 9/127

Изобретение относится к модифицированию поверхности неорганического волокна путем формирования высокоразвитой поверхности неорганического волокна, используемого в качестве наполнителя, за счет формирования на волокнах углеродных наноструктур (УНС) и может найти применение в производстве высокопрочных и износостойких волокнистых композиционных материалов. Способ модифицирования поверхности неорганического волокна включает следующие стадии: (а) пропитку неорганического волокна раствором ₂ фракции пека в органических растворителях; (б) последующую сушку пропитанного волокна; (в) термообработку пропитанного неорганического волокна при 300-600°С; (г) нанесение на поверхность термообработанного в соответствии со стадией (в) волокна соли переходного металла; (д) восстановление соли переходного металла с получением наночастиц переходного металла; (е) осаждение углерода на наночастицы переходного металла с получением углеродных наноструктур на поверхности волокна. Композиционный материал содержит модифицированное волокно, изготовленное вышеизложенным способом, и матрицу из полимера или углерода. Технический результат изобретения: повышение прочности композиционного материала в поперечном направлении относительно плоскости армирования за счет предотвращения разрушения поверхности волокон при модификации углеродными наноструктурами. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 пр., 1 табл., 5 ил.

Изобретение относится к области гетерогенного катализа и может быть использовано для утилизации углеводородов и галогензамещенных углеводородов при изготовлении композиционных материалов, катализаторов, сорбентов и фильтров. Каталитический пиролиз углеводородов проводят при 500-700°C на катализаторе, полученном диспергированием изделий массивного никеля и его сплавов с другими металлами, например железом, хромом, в результате взаимодействия с парами 1,2-дихлорэтана. Катализатор содержит дисперсные активные частицы никеля, закрепленные на углеродных волокнах диаметром 0,1-0,4 мкм. В качестве исходного сырья используют бром- или хлорсодержащие углеводороды, алканы, олефины, алкины или ароматические углеводороды, например этан, пропан, ацетилен, бензол. Выход углеродных нановолокон в 600 г на 1 г металла и более. 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 9 пр.

Изобретение относится к химической технологии осуществления гетерофазных реакций взаимодействия твердых веществ с газом или термического разложения и касается способа получения углеродных волокнистых материалов каталитическим методом. Пылевидное или гранулированное твердое вещество непрерывно, методом напыления наносят на внешнюю поверхность полого барабана-подложки 2. После нанесения катализатор на вращающейся подложке поступает в реакционную зону 3, в которой через газораспределительный коллектор 17 непрерывно подают углеродсодержащий газ, а через штуцер 18 непрерывно отводят газообразные продукты пиролиза. Нагрев реакционной зоны осуществляют инфракрасными нагревателями 7. Удаление готового продукта с подложки осуществляют ножом 9 и цилиндрической щеткой 10, а выгрузку из аппарата - шнеком 14. Изобретение обеспечивает возможность непрерывного синтеза углеродных волокнистых материалов. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области получения углеродных волокнистых материалов и может быть использовано для создания наполнителей композиционных материалов, газораспределительных слоев в топливных элементах, компонентов смазочных материалов, аккумуляторов водорода, фильтрующих материалов, углеродных электродов литиевых батарей, клеевых композитов, носителей катализаторов, адсорбентов, антиоксидантов при производстве косметики, источников холодной эмиссии электронов, модифицирующих добавок в бетон специального назначения, а также для покрытий, экранирующих СВЧ и радиоизлучения. Способ включает пиролиз газообразных углеродсодержащих соединений на поверхности металлсодержащего пылевидного катализатора в проточном реакторе, выполненном с возможностью перемешивания газовой среды. В качестве катализатора используют частицы аэросила, содержащие на поверхности кластеры металлов: никеля, кобальта или железа. Катализаторы получают до начала пиролиза восстановлением катализатора, распыляемого в реакторе в токе водородсодержащего газа при одновременном перемешивании газовой среды. Целесообразно перемешивание газовой среды в реакторе осуществлять в режиме кипящего слоя с ультразвуковым диспергированием. Изобретение позволяет синтезировать с высокой чистотой более тонкие нанотрубки, имеющие меньший разброс по диаметрам. Наружный диаметр полученных нанотрубок от 5 до 35 нм; внутренний диаметр от 4 до 12 нм; насыпная плотность 0,3-0,4 г/см³; общее содержание примесей менее 1,2-1,5%; длина от 0,5 до 3 мкм. 1 з.п. ф-лы.

Группа изобретений относится к технологии получения волокнистых углеродных материалов методом пиролиза ароматических и неароматических углеводородов. Предложен способ, заключающийся в том, что на верхнюю поверхность вращающегося диска через камеру-осадитель реактора осаждают распыленный катализатор, нагревают до температуры пиролиза, после чего производят непрерывную подачу углеводородного газа и отвод газообразных продуктов пиролиза, и по окончании процесса пиролиза готовый продукт вместе с катализатором охлаждают. Согласно способу катализатор при подаче в камеру-осадитель подвергают перемешиванию и аэрации инертным газом, подачу углеводородного газа осуществляют через газораспределительное устройство, сброс газа осуществляют через кольцевую щель между диском и обечайкой газораспределительного устройства, при этом отвод газообразных продуктов пиролиза осуществляют через патрубки, которые размещены в верхней части корпуса, по окончании процесса пиролиза отключают нагреватели и охлаждают корпус до безопасной температуры, после чего включают привод вращения диска и обработанный ворошителем материал скребком сдвигают через выполненное в нижней части корпуса окно и удаляют из реактора через шнековый бункер, привод которого включают одновременно с приводом вращения диска. Устройство для получения наноструктурированных углеродных волокон, содержащее корпус с установленными нагревателями, в верхней части которого расположены трубопровод подачи углеводородного газа и узел подачи катализатора, соединенные с газораспределительным устройством в виде перевернутой воронки со встроенной камерой-осадителем и патрубки отбора продуктов пиролиза, а в нижней выполнено окно для выгрузки готового продукта, над которым установлен соединенный с приводом вращения и взаимодействующий с неподвижным скребком диск, при этом газораспределительное устройство снабжено установленной над диском обечайкой, на которой закреплен кинематически соединенный с диском ворошитель, установленный по ходу диска перед скребком для выгрузки готового продукта через окно, соединяющее со снабженным ворошителем шнековым бункером, а узел дозирования выполнен в виде шнекового дозатора, снабженного бункером с перемешивающим устройством и аэратором-сводообрушителем. Техническим результатом изобретения является получение наноструктурированных углеродных волокон с повышенным выходом продукта и высоким качеством. 2 н. и 8 з.п.ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к технологии получения волокнистых углеродных материалов методом пиролиза ароматических и неароматических углеводородов. На верхнюю поверхность контейнера 8 наносят катализатор 9. После герметизации реактора его полость продувают инертным газом и включают нагревательные элементы 5 и привод 7 вращения диска 6. В полость между колпаком 10 и контейнером 8 подают углесодержащий газ и нагревают катализатор 9. Затем отключают нагрев и включают систему принудительного охлаждения. После снижения температуры в реакторе привод 7 вращения диска 6 отключают, открывают реактор и извлекают контейнер 8 с нанотрубками. Изобретение позволяет получить многослойные углеродные нанотрубки диаметром 15-50 нм. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к технологии получения длинных ориентированных жгутов углеродных нановолокон и может быть использовано при создании высокопрочных комплексных углеродных нитей и в качестве компонента композиционных материалов, применяемых в авто- и/или авиастроении. Способ заключается в том, что катализатор роста углеродных нановолокон после его предварительной высокотемпературной обработки помещают в реактор, нагревают реакционную зону до температуры пиролиза подаваемой в реактор углеродсодержащей парогазовой смеси. Смесь включает активаторы на основе серосодержащих или кислородсодержащих соединений. Затем выдерживают при температуре пиролиза до образования вышеуказанных жгутов и реактор охлаждают. Линейная скорость подачи углеродсодержащей парогазовой смеси находится в интервале от 20 до 300 мм/с. Изобретение обеспечивает получение длинных ориентированных жгутов углеродных нановолокон с многослойной структурой. 7 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области производства прочных композиционных материалов. Способ включает протягивание углеродного волокна через раствор с последующей термообработкой в проточной газовой среде. В качестве раствора используют либо раствор, содержащий предварительно синтезированные тонкие многослойные углеродные нанотрубки, функциализованные гидроксильными и карбоксильными группами в демитилформамиде или в детилацетамиде или в диметилсульфоксиде с концентрацией 0,1-10 г/л, либо каталитический раствор, содержащий среду для образования зародышей для выращивания нанотрубок при термообработке, в качестве которого используют водный раствор Со(NO₃)₂ концентрацией 0,25 моль/л. В качестве газовой среды используют среду, содержащую газообразный углеводород - метан, а термообработку проводят с выдержкой в реакторе при температуре 800-1000°С в течение 10-30 минут. Повышается сопротивление вытягиванию волокон из связующего материала. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к технологии получения углеродных волокнистых материалов, в частности к получению углеродных волокнистых структур, которые включают трехмерную сеть углеродных волокон. Указанные углеродные волокна, имеют внешний диаметр 15-100 нм. Волокнистая структура включает узел, с которым указанные углеродные волокна связаны таким образом, что указанные углеродные волокна выходят наружу от узла. Сам узел получен в процессе роста углеродных волокон и его размер в 1,3 раза превышает внешний диаметр углеродных волокон. Углеродные волокнистые структуры при добавлении в твердые материалы, такие как смола, керамика, металл, даже в небольшом количестве улучшают физические свойства материалов, такие как электрические, механические, или тепловые свойства, не затрагивая другие свойства материала. Их можно добавлять также в жидкие материалы, такие как топливо, смазочные масла, для улучшения их термических свойств. 2 з.п. ф-лы, 9 ил., 4 табл.

Изобретение относится к технологии получения углеродных волокнистых материалов каталитическим пиролизом. Способ получения заключается в том, что в реактор помещают катализатор в виде пылевидного сплава на основе никеля и подают углеводородный газ. Подача газа и отвод газообразных продуктов пиролиза происходит непрерывно. Углеводородный газ предварительно нагревают в реакторе до температуры ниже начала пиролиза. Катализатор на неметаллической подложке нагревают выше температуры начала пиролиза индуктивным методом при переменном напряжении с частотой 20 кГц. Готовый продукт вместе с катализатором охлаждают. Изобретение обеспечивает получение нанопродукта без образования нетоварного углеродного материала на разогретых некаталитических поверхностях. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

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 ультратонких углеродных волокон, которые могут быть использованы в качестве наполнителей, добавляемых к смоле или подобным материалам. Волокно содержит волокнистое вещество, включающее трубчатые графеновые листы, уложенные один на другой в направлении, перпендикулярном оси ультратонкого углеродного волокна, в котором трубчатые графеновые листы обладают полигональными поперечными сечениями в направлении, перпендикулярном оси углеродного волокна, где максимальный диаметр поперечных сечений лежит в пределах от 15 до 100 нм, коэффициент пропорциональности не превышает 10⁵, а величина I_D/I_G ультратонкого углеродного волокна составляет, по данным спектроскопии комбинационного рассеяния, не более 0,1. Ультратонкое углеродное волокно может улучшать, даже при малых добавках к матриксу, физические свойства, такие как электрические, механические и тепловые свойства матрикса, не нарушая при этом первоначальных свойств матрикса. 11 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения волокнистых углеродных материалов методом пиролиза ароматических и неароматических углеводородов. Техническая задача - повышение качества продукта. Предложен способ заключающийся в том, что в продутый аргоном реактор распыляют катализатор в виде пылевидного сплава на основе никеля, нагревают до температуры 600-1150°С, после чего производят непрерывную подачу углеводородного газа и отвод газообразных продуктов пиролиза, и по окончании процесса пиролиза готовый продукт вместе с катализатором охлаждают, отличающийся тем, что в реактор с нагревателями, размещенными над и под установленным диском, струйным распылителем подают инертный газ и катализатор, поступающий в распылитель через дозатор в камеру-осадитель, имеющую вид перевернутого стакана с сечением в виде сектора вращающегося диска, в которой производят осаждение пылевидного катализатора на верхнюю поверхность диска при включенном приводе вращения диска слоем 1-3 мм, затем подают углеводородный газ со стороны нижней поверхности диска, который нагревают, при этом отвод газообразных продуктов пиролиза осуществляется через патрубки, которые размещены в верхней части реактора и камеры-осадителя, и по окончании процесса пиролиза включают привод вращения диска и скребком удаляют твердые продукты пиролиза в охлаждаемую емкость отбора продуктов пиролиза, в которую также подают инертный газ. Окончание процесса пиролиза определяется по снижению концентрации водорода в отводимых из реактора продуктах пиролиза. Перемешивание газовой среды в реакторе осуществляется вращением диска установленными на его нижней поверхности лопастями. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.