Гидратцеллюлозный жгут

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к производству гидратцеллюлозного волокна в виде жгута и может быть использована при изготовлении углеродного волокна с заранее заданными свойствами, применяемых в качестве наполнителей композиционных материалов конструкционного и теплозащитного назначения.
Известен однонаправленный гидратцеллюлозный жгут, содержащий элементарные нити (см. патент на изобретение №2371526, МПК D01D 5/06, 27.10.2009 г.).
Однако известный гидратцеллюлозный жгут имеет следующие недостатки:
- в недостаточной степени обеспечивает возможность получения углеродного волокна с заданным удельным электрическим сопротивлением,
- не всегда обеспечивает возможность получения углеродного волокна с высокими прочностными характеристиками при растяжении как элементарного углеродного волокна, так и его жгута в целом.
Задачей полезной модели является разработка гидратцеллюлозного жгута.
Техническим результатом является обеспечение возможности получения углеродного волокна с заданными свойствами при максимальном содержании углерода, с заданным удельным электрическим сопротивлением, с высокими прочностными характеристиками при растяжении как элементарного углеродного волокна, так и его жгута в целом.
4
2
2
4
2
4
2
2
Технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что предложен гидратцеллюлозный жгут, характеризующийся тем, что выполнен однонаправленным из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна с нулевой круткой при номинальной линейной плотности 200-200000 текс, при номинальной линейной плотности филамента 0,05-0,20 текс и его диаметре от 6 до 18 мкм, удельной разрывной нагрузке филамента 275-290 мН/текс, относительном удлинении при разрыве 6,0-6,8% и рН водной вытяжке 6,0-7,0, причем жгут получен по бессероуглеродному способу производства из сульфатной или сульфитной целлюлозы и пропитан в качестве антипирена водным раствором хлорида аммония с концентрацией NHCl в количестве 150-200 г/л, содержащим мочевину с концентрацией (NH)CO в количестве 10-30 г/л, или водным раствором сульфата аммония с концентрацией (NH)SO в количестве 250-300 г/л, содержащим мочевину с концентрацией (NH)CO в количестве 20-40 г/л, и высушен при температуре 120-140°С в течение 30-60 минут.
Среди существенных признаков, характеризующих предложенный гидратцеллюлозный жгут, отличительными являются:
- выполнение из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна с нулевой круткой при номинальной линейной плотности 200-200000 текс, при номинальной линейной плотности филамента 0,05-0,20 текс и его диаметре от 6 до 18 мкм,
- выполнение жгута с удельной разрывной нагрузкой филамента 275-290 мН/текс, относительном удлинении при разрыве 6,0-6,8%, рН водной вытяжке 6,0-7,0,
4
2
2
4
2
4
2
2
- выполнение жгута по бессероуглеродной технологии производства из сульфатной или сульфитной целлюлозы и пропитка жгута в качестве антипирена водным раствором хлорида аммония с концентрацией NHCl в количестве 150-200 г/л, содержащим мочевину с концентрацией (NH)CO в количестве 10-30 г/л, или водным раствором сульфата аммония с концентрацией (NH)SO в количестве 250-300 г/л, содержащим мочевину с концентрацией (NH)CO в количестве 20-40 г/л, и высушен при температуре 120-140°С в течение 30-60 минут.
Экспериментальные испытания предложенного гидратцеллюлозного жгута при его использовании в процессе производства углеродного волокна показали его высокую эффективность. Было установлено, что обеспечена возможность получения из предложенного гидратцеллюлозного жгута углеродного волокна с заданными свойствами при максимальном содержании углерода, а именно с заданным удельным электрическим сопротивлением в пределах 150-500 Ом/м, с высокими прочностными характеристиками при разрывной нагрузке 1,6-1,8 ГПа как элементарного углеродного волокна, так и его жгута в целом.
Технология изготовления предложенного гидратцеллюлозного жгута не требует использования специфического технологического оборудования.
Предложенный гидратцеллюлозный жгут прост в понимании и не требуют для своей иллюстрации предоставления чертежей.
Предложенный гидратцеллюлозный жгут иллюстрируется следующими практическими примерами.
4
2
2
Пример 1. Гидратцеллюлозный жгут выполнили однонаправленным из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна с нулевой круткой при номинальной линейной плотности 200000 текс, при номинальной линейной плотности филамента 0,12 текс и его диаметре от 10 до 12 мкм, удельной разрывной нагрузке филамента 275 мН/текс, относительном удлинении при разрыве 6,0% и рН водной вытяжке 7,0, причем жгут получен по бессероуглеродному способу производства из сульфатной целлюлозы и пропитан в качестве антипирена водным раствором хлорида аммония с концентрацией NHCl в количестве 150 г/л, содержащим мочевину с концентрацией (NH)CO в количестве 30 г/л.
Полученное из предложенного гидратцеллюлозного жгута углеродное волокно обладает удельным объемным электрическим сопротивлением 24 Ом/см при разрывной нагрузке 1,6 ГПа как элементарного углеродного волокна, так и его жгута в целом.
4
2
2
Пример 2. Гидратцеллюлозный жгут выполнили однонаправленным из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна с нулевой круткой при номинальной линейной плотности 200 текс, при номинальной линейной плотности филамента 0,05 текс и его диаметре от 6 до 9 мкм, удельной разрывной нагрузке филамента 290 мН/текс, относительном удлинении при разрыве 6,6% и рН водной вытяжке 6,0, причем жгут получен по бессероуглеродному способу производства из сульфатной целлюлозы и пропитан в качестве антипирена водным раствором хлорида аммония с концентрацией NHCl в количестве 180 г/л, содержащим мочевину с концентрацией (NH)CO в количестве 10 г/л.
Полученное из предложенного гидратцеллюлозного жгута углеродное волокно обладает удельным объемным электрическим сопротивлением 28 Ом/см при разрывной нагрузке 1,8 ГПа как элементарного углеродного волокна, так и его жгута в целом.
4
2
2
Пример 3. Гидратцеллюлозный жгут выполнили однонаправленным из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна с нулевой круткой при номинальной линейной плотности 125000 текс, при номинальной линейной плотности филамента 0,20 текс и его диаметре от 12 до 18 мкм, удельной разрывной нагрузке филамента 284 мН/текс, относительном удлинении при разрыве 6,8% и рН водной вытяжке 6,4, причем жгут получен по бессероуглеродному способу производства из сульфатной целлюлозы и пропитан в качестве антипирена водным раствором хлорида аммония с концентрацией NHCl в количестве 200 г/л, содержащим мочевину с концентрацией (NH)CO в количестве 20 г/л.
Полученное из предложенного гидратцеллюлозного жгута углеродное волокно обладает удельным объемным электрическим сопротивлением 30 Ом/см при разрывной нагрузке 1,72 ГПа как элементарного углеродного волокна, так и его жгута в целом.
4
2
4
2
2
Пример 4. Гидратцеллюлозный жгут выполнили однонаправленным из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна с нулевой круткой при номинальной линейной плотности 200000 текс, при номинальной линейной плотности филамента 0,12 текс и его диаметре от 10 до 12 мкм, удельной разрывной нагрузке филамента 275 мН/текс, относительном удлинении при разрыве 6,0% и рН водной вытяжке 7,0, причем жгут получен по бессероуглеродному способу производства из сульфитной целлюлозы и пропитан в качестве антипирена водным раствором сульфата аммония с концентрацией (NH)SO в количестве 250 г/л, содержащим мочевину с концентрацией (NH)CO в количестве 40 г/л, и высушен при температуре 130°С в течение 45 минут.
Полученное из предложенного гидратцеллюлозного жгута углеродное волокно обладает удельным объемным электрическим сопротивлением 24 Ом/см при разрывной нагрузке 1,6 ГПа как элементарного углеродного волокна, так и его жгута в целом.
4
2
4
2
2
Пример 5. Гидратцеллюлозный жгут выполнили однонаправленным из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна с нулевой круткой при номинальной линейной плотности 200 текс, при номинальной линейной плотности филамента 0,05 текс и его диаметре от 6 до 9 мкм, удельной разрывной нагрузке филамента 290 мН/текс, относительном удлинении при разрыве 6,6% и рН водной вытяжке 6,0, причем жгут получен по бессероуглеродному способу производства из сульфитной целлюлозы и пропитан водным раствором сульфата аммония с концентрацией (NH)SO в количестве 280 г/л, содержащим мочевину с концентрацией (NH)CO в количестве 20 г/л, и высушен при температуре 120°С в течение 60 минут.
Полученное из предложенного гидратцеллюлозного жгута углеродное волокно обладает удельным объемным электрическим сопротивлением 28 Ом/см при разрывной нагрузке 1,8 ГПа как элементарного углеродного волокна, так и его жгута в целом.
4
2
4
2
2
Пример 6. Гидратцеллюлозный жгут выполнили однонаправленным из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна с нулевой круткой при номинальной линейной плотности 200 текс, при номинальной линейной плотности филамента 0,20 текс и его диаметре от 12 до 18 мкм, удельной разрывной нагрузке филамента 281 мН/текс, относительном удлинении при разрыве 6,8% и рН водной вытяжке 6,4, причем жгут получен по бессероуглеродному способу производства из сульфитной целлюлозы и пропитан водным раствором сульфата аммония с концентрацией (NH)SO в количестве 300 г/л, содержащим мочевину с концентрацией (NH)CO в количестве 30 г/л, и высушен при температуре 140°С в течение 30 минут.
Полученное из предложенного гидратцеллюлозного жгута углеродное волокно обладает удельным объемным электрическим сопротивлением 30 Ом/см при разрывной нагрузке 1,74 ГПа как элементарного углеродного волокна, так и его жгута в целом.
Предложенный гидратцеллюлозный жгут обладает номинальной линейной плотностью 200-200000 текс, номинальной линейной плотностью филамента 0,05-0,20 текс и его диаметром от 6 до 18 мкм, удельной разрывной нагрузкой филамента 275-290 мН/текс, относительным удлинением при разрыве 6,0-6,8% и рН водной вытяжки 6,0-7,0. Обеспечивает получение углеродного волокна с удельным объемным электрическим сопротивлением 24-30 Ом/см при разрывной нагрузке 1,6-1,8 ГПа как элементарного углеродного волокна, так и его жгута в целом.