Номер патента: 1275

Опубликовано: 25.12.2000

Автор: Сервис Дэвид Мак

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения вытянутого элемента, предусматривающий стадию (1) экструзии расплава плавкого полимера акрилонитрила с получением вытянутого элемента и характеризующийся тем, что предусматривает стадию (2) сшивания указанного полимера в указанный вытянутый элемент, делая его неплавким.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию (3) пиролиза указанного вытянутого элемента после сшивания указанного полимера, причем указанный пиролиз осуществляют в окисляющих условиях, получая окисленный вытянутый элемент.

3. Способ по п.2, дополнительно включающий стадию (4) пиролиза указанного окисленного вытянутого элемента в анаэробных условиях, получая карбонизованный или графитированный вытянутый элемент.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что удлиненный элемент представляет собой волокно.

5. Применение удлиненного элемента, полученного способом по любому из пунктов формулы, для получения углеродных волокон.

Текст

Смотреть все

1 Это изобретение относится к получению вытянутых элементов на основе полимеров акрилонитрила и к их окислению, карбонизации и графитации. Полимеры акрилонитрила общеизвестны и описаны, например, в статьях в Encyclopaedia of(Wiley-Interscience, 1985) под названием Полимеры акрилонитрила на стр. 426 и Акриловые волокна на стр. 334. Акриловые полимеры определяют как полимеры, которые содержат, по крайней мере, 85% по массе звеньев мономера акрилонитрила. Модифицированные акриловые(модакриловые) полимеры определяют как полимеры, которые содержат от 40 до 85% по массе звеньев мономера акрилонитрила. Многие полимеры акрилонитрила, включая большую часть акриловых полимеров, являются неплавкими (не способными плавиться) и разлагаются без плавления, когда их нагревают. Известны способы, при помощи которых такие полимеры могут быть переработаны в вытянутые элементы, например волокна, используя технику влажной или сухой экструзии. К ним относятся экструзия раствора полимера в подходящем растворителе в коагулирующую ванну или испаряемую среду (атмосферу), соответственно. Известны также способы, посредством которых можно получить вытянутые элементы экструзией пластифицированного полимера акрилонитрила в условиях сухого прядения, с последующим удалением пластификатора. Известны также способные плавиться (плавкие) полимеры акрилонитрила, и они описаны, например, в Патентах США 5106925 и 5286828et al), приведенных здесь в качестве ссылки. Такие плавкие полимеры акрилонитрила могут быть экструдированы из расплава с получением вытянутого элемента при температурах ниже температуры, при которой они разлагаются. В общем, такие полимеры могут быть альтернативно экструдированы путем техник мокрого или сухого прядения. Углеродные волокна хорошо известны и описаны, например, в статье в Encyclopaedia of(Wiley-Interscience, 1985) под названием Углеродные волокна на стр. 640. Углеродные волокна получают путем контролируемого пиролиза органического предшественника, например полимера акрилонитрила, в волокнистой форме. Пиролиз полимеров акрилонитрила обычно включает ряд стадий пиролиза. Первую стадию,которую можно назвать стадией стабилизации или окисления, предокисления или стадией термостабилизации, осуществляют при относительно низких температурах, обычно в диапазоне 200-450 С, обычно на воздухе. Затем окисленное волокно можно превратить в углеводородное волокно (карбонизованное) путем нагревания в инертной атмосфере при 1000-2000 С 2 или его можно графитировать путем нагревания в инертной атмосфере при температурах, превышающих 2500 С. Способы экструзии из расплава имеют некоторые преимущества по сравнению со способами сухой и влажной экструзии при производстве вытянутых элементов, особенно с точки зрения относительной простоты требуемого оборудования. Кроме того, известно, что часто экструзия из расплава более пригодна для получения экструдированных элементов модифицированного поперечного сечения путем экструзии через головку (фильеру) модифицированного поперечного сечения, чем это можно сделать при помощи способов влажной или сухой экструзии. Однако следует иметь в виду, что экструдированные из расплава плавкие полимеры акрилонитрила нельзя легко пиролизовать с получением окисленных, карбонизованных или графитированных изделий. Такие полимеры плавятся ниже температуры, при которой они могут быть окислены. Данное изобретение обеспечивает способ получения вытянутого элемента, предусматривающий стадию (1) экструдирования из расплава плавкого полимера акрилонитрила с получением вытянутого элемента и характеризующийся тем, что предусматривает стадию (2) сшивания указанного полимера в указанный вытянутый элемент, тем самым делая его неплавким. Вытянутый элемент может принимать форму пленки или предпочтительно волокна. Подходящие плавкие полимеры акрилонитрила, используемые в данном изобретении, и способы их получения и экструзии расплава описаны,например,в патентах США 5106925 и 5286828. Плавкий полимер акрилонитрила обычно содержит, по крайней мере,50 % по массе звеньев мономера акрилонитрила. Стадия сшивания (2) может быть осуществлена различными способами. Например, экструдированный вытянутый элемент может быть подвергнут ионизирующему облучению с тем,чтобы вызвать сшивание. Альтернативно, вытянутый элемент может быть обработан химическим реагентом, который служит для того, чтобы вызвать сшивание полимеров акрилонитрила, например, аммонием, гидразином или первичным или вторичным амином. Кроме того,альтернативно, плавкий полимер акрилонитрила может включать мономерные звенья, которые содержат способную к сшиванию группу, отличную от нитрильной группы, например, олефиновые или гидроксильные группы. В таких случаях сшивание может вызываться в экструдированном из расплава вытянутом элементе путем создания в нем таких условий, которые вызывают реакцию способной к сшиванию группы, например, в случае олефиновой группы, экспозиция УФ-облучением или, в случае гидроксильной группы, этерификация или взаимодействие с бифункциональным реагентом. Следует позаботиться о том, чтобы избежать чрезмерного сшивания до и во время стадии экструзии расплава, т.к. это может оказать вредное влияние на физические свойства экструдированного из расплава элемента. Способные к сшиванию группы должны соответственно обладать достаточной термической стабильностью, чтобы противостоять чрезмерному сшиванию во время экструзии расплава. Кроме того, альтернативно, полимер акрилонитрила может включать латентные способные к сшиванию группы. Например, он может включать звенья мономера т-бутилвинилового эфира,служащие для обеспечения латентных способных к сшиванию групп, в силу чего эфирные группы могут быть гидролизованы после экструзии расплава с получением гидроксиметиленовых групп в качестве способных к сшиванию групп. Сшитый неплавкий полимер предпочтительно представляет собой полимер, который не показывает никакой тенденции к плавлению ниже около 300 С. Это позволяет подвергнуть сшитый полимер окислению и в дальнейшем пиролизу, используя способы, обычно известные для вытянутых акрилонитрильных элементов, включая волокна. Кроме того, изобретение обеспечивает способ, который дополнительно включает стадию (3) пиролиза сшитого вытянутого элемента в окисляющих условиях, тем самым получая окисленный акрилонитрильный вытянутый элемент. Кроме того, изобретение обеспечивает способ, который в дополнение к стадии (3) дополнительно включает стадию (4) пиролиза указанного окисленного вытянутого 4 элемента в анаэробных условиях, тем самым получая карбонизованный или графитированный вытянутый элемент. Сшитые вытянутые элементы, полученные по способу данного изобретения в виде волокон,пригодны для получения углеродных волокон,например для использования в огнестойких материалах и сепараторах батарей. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения вытянутого элемента,предусматривающий стадию (1) экструзии расплава плавкого полимера акрилонитрила с получением вытянутого элемента и характеризующийся тем, что предусматривает стадию (2) сшивания указанного полимера в указанный вытянутый элемент, делая его неплавким. 2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию (3) пиролиза указанного вытянутого элемента после сшивания указанного полимера, причем указанный пиролиз осуществляют в окисляющих условиях, получая окисленный вытянутый элемент. 3. Способ по п.2, дополнительно включающий стадию (4) пиролиза указанного окисленного вытянутого элемента в анаэробных условиях, получая карбонизованный или графитированный вытянутый элемент. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что удлиненный элемент представляет собой волокно. 5. Применение удлиненного элемента, полученного способом по любому из пунктов формулы, для получения углеродных волокон.

МПК / Метки

МПК: C08J 5/18, D01F 9/22, D06M 13/322

Метки: элементов, вытянутых, получение

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/3-1275-poluchenie-vytyanutyh-elementov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Получение вытянутых элементов</a>

Похожие патенты