Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время композиционные материалы, зрмированные высокопрочными высокомодульными углеродными волокнами (УВ), обладающие комплексом уникальных характеристик, приобретают все 5ольшев распространение и позволяют успешно решать технические задачи во многих отраслях промышленности.
Традиционно в серийном производстве в России и Китае выпускаются /В на основе полиакрилонитрила ( ПАН ) и гидратцеллюлозы, однако углеродные волокна на основе мезофазного пека ( МП ) обладают целым рядом преимуществ, основными из которых являются доступность и дешевизна исходного сырья, меньшие энергозатраты при получении УВ, боль-пий выход УВ и очень высокие значения модуля упругости.
В работах, проведенных ранее на кафедре, было показано, что в качестве исходного сырья для получения волокнообразующего мезофазного іека ( ВМП ) может быть использован тяжелый газойль каталитического їрекинга вакуумного дистиллята ( ТГКК ), разработана методика получе-шя ВМП на основе этого сырья, состоящая следующих стадий: очистка ісходного сырья от инородных частиц, концентрирование тяжелого газой-ия, термическая обработка концентрата в условиях изотермической выдержки при температуре 380 С в токе азота в условиях перемешивания. Остановлено, что волокнообразуюшде свойства МП реализуются при содер-кании в нем оптически анизотропной фазы ( ОАФ ) от 61 до 81 мас.%. )днако не было показано, какое содержание ОАФ предпочтительнее с точки зрения проявляемых свойств, в частности, способности мезофазных іековнх волокон ( МПВ ) к переходу в неплавкое состояние на стадии гермоокислительной стабилизации ( ТОО ), а также прочностных характе-шстик УВ. Кроме того, одним из недостатков предложенного сырья являйся низкий выход ВМП и большая продолжительность процесса.
Целью данной работы являлась разработка способа получения угле-эодного волокна из мезофазного пека на основе тяжелого газойля ката-штического крекинга и исследование закономерностей процесса получе-шя волокнообразующего мезофазного пека.
Работа велась по двум направлениям:
1. Выяснение влияния содержания ОАФ в мезофазных пековых волок-
іах на их способность к окислению и прочностные характеристики УВ,
ЮЛучеННЫХ ИЗ ЭТИХ П8К0В.
2. Поиск добавки для ускорения процесса низкотемпературной кар-
кшизации ТГКК и повышения выхода мезофазного пека без ухудшения его
юлокнообразующих свойств.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи!
разработать методику получения волокнообразущего мезофазногс пека с разным содержанием оптически анизотропной фазы и наработаті образцы этого пека;
исследовать влияние различных добавок к тяжелому газойлю каталитического крекинга на свойства мезофазного пека, получаемого на егс основе, с целью увеличения выхода ВМП и ускорения процесса его получения;
сформовать волокна из образцов МП, полученных из ТГКК с добавками и без них;
отработать режим процесса термоокислительной стабилизации МШ в воздушной среде и исследовать влияние содержания ОАФ в мезофазньс пековых волокнах на этот процесс;
провести карбонизацию окисленных волокон и определить прочностные характеристики полученных углеродных волокон.
Научная новизна. Установлены зависимости между содержанием оптически анизотропной фазы, температурой размягчения и волокнообразу-вдими свойствами в процессе получения мезофазных пеков из тяжелой газойля каталитического крекинга и газойля с различными добавками.
Показано, что увеличение содержания ОАФ в исходных пековых волокнах ведет к ускорению их перевода в неплавкое состояние на стада термоокислительной стабилизации в воздушной среде не только за сче^ их лучшей подготовленности, но и за счет увеличения скорости самогс процесса окисления.
Установлено, что прочность при растяжении УВ практически ее зависит от содержания оптически анизотропной фазы в исходных пековьс волокнах в диапазоне значений от 69 до 85 мас.%.
Найдено, что добавка небольшого количества пиролизной смолы і тяжелому газойлю каталитического крекинга ускоряет процесс получена и повышает выход волокнообразущего мезофазного пека и УВ на ег< основе, а также увеличивает прочность УВ при растяжении.
Практическая значимость. Показана целесообразность получена волокнообразущего мезофазного пека на основе ТГКК с максимальні возможным содержанием оптически анизотропной фазы с целью сокращена продолжительности стадии термоокислительной стабилизиции пековьс волокон.
Предложены рецептура исходного сырья и условия получения во локнообразущего мезофазного пека с определенными характеристиками і углеродного волокна на его основе.
Апробация работы. Содержание работы докладывалось на 8-ой и 9-ой іосковских конференциях молодых ученых по химии и химической технологій ( Москва, 1994г., 1995г. )
Публикации. Материал диссертации опубликован в I статье и 2-х езисах докладов.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, фактических рекомендаций, выводов, приложения и содержит^|_страниц, пишчавдих основной текст, / таблиц. АЪ рисунок, список исполь-юванной литературы из k. наименований.
