161712. lajstromszámú szabadalom • Eljárás műanyagok erősítésére alkalmas nagyszilárdságú szénszálak előállítására

MAGTÁR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGALATI TALÁLMÁNY 161712 JÉÉ^. Nemzetközi osztályozás: K» Bejelentés napja: 1970. III. 19. (MU—436) C 08 f 3/76 ^jP Közzététel napja: 1972. IV. 28. ,, ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI •• •/ HIVATAL Megjelent.- 1974. V. 31. Feltalálók: Dr. Kiss László vegyészmérnök, 40% Polgár Sándor vegyészmérnök, 30% Dr. Dobó János vegyészmérnök, 15%, Dr. Hedvig Péter fizikus, 15%, Budapest Tulajdonos: Műanyagipari Kutató Intézet, Budapest Eljárás műanyagok erősítésére alkalmas nagyszilárdságú szénszálak előállítására Mint ismeretes, a szerkezeti anyagok céljára használt műanyagok szilárdságának fokozására különösen előnyösen használhatók fel a műanyag szálasanyagok pirolízisével nyert szénszálak. Ezek a kristályos szálak egyrészt könnyűek, másrészt az üvegszálaknál és más hasonló erősítő anyagoknál nagyobb szilárdsággal és nagyobb rugalmassági modulusszal rendelkeznek. Így pl. a szénszállal erősített poliészterek jelentős súlycsökkenést, illetve szilárdságnövelést tesznek lehetővé. A szokásos eljárásokkal előállított szénszálak kiindulási anyagaként használt műanyag szálasanyagok nem alkotnak tökéletes kristályos anyagokat, hanem a polimerizáció körülményeitől függően viszonylag nagy számú hibahelyet, szabálytalanságot tartalmaznak a makromolekula felépítésében, illetve hibahelyet tartalmaznak a kristályokban. Ennek következtében az ilyen szálas anyagokból készített pirolizált szénszálak hátránya, hogy kristályaik szintén sok hibahelyet tartalmaznak, és így szilárdságuk és rugalmassági moduluszuk messze elmarad az elméletileg elérhető' határtól. A találmány alapja az a felismerés, hogy nagyobb szilárdságú szénszálak előállításának problémája szabályosabb és tökéletesebb kristályfelépítésű poliakrilnitril előállításával, ez pedig a poliakrilnitril karbamid csatornakomplexben való előállításával oldaható meg. Vizsgálataink arra a meglepő eredményre vezettek, hogy a karbamid-csatornakomplexben előállított poliakrilnitril szabályos, mikroszkópos méretű szá-5 lakat alkot, amit röntgendiffrakciós vizsgálatok, valamint a polimer igen rossz oldékonysága egyaránt igazolnak. További meglepő eredmény, hogy ez a nagyfokú szabályosság pirolizis után is fennmarad. így bizonyos célokra, például 10 fröccstermékek szilárdságának növelésére a csatornakomplex poliakrilnitril-pirolizátum közvetlenül is felhasználható. A találmány további alapja az a felismerés, hogy ha a poliakrilnitrilt pirolizálás előtt felold-15 juk megfelelő oldószerben, például tömény sóoldatban, akkor oldás után a poliakrilnitril szál alakjában kicsapható. E kezelés során a kristályosság és a felépítés szabályossága nem csökken. Az így nyert poliakrilnitril szálat pirolizis 20 után beépíthetjük megfelelő műanyagokba, például telítetlen poliészterekbe. A találmány eljárás műanyagok erősítésére alkalmas nagyszilárdságú szénszálak vagy szálas szerkezetű porok előállítására, amely abban 25 áll, hogy karbamid-akrilnitril csatornakomplexet ionizáló sugárzással polimerizálunk, majd az így kapott mikroszkópos méretű kristályos poliakrilnitril-szálakat a) előbb oxigéntartalmú, utána oxigénmentes 30 atmoszférában pirolizáljuk, vagy 161712