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

3 161712 4 b) sóoldatban féloldjuk, majd az oldat homogenizálása után szálképző fejen áteresztve szál alakjában kicsapjuk, és e szálakat az a) alattiak szerint pirolizáljuk. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja szerint a poliakrilnitril oldószeréül tömény vizes cinkklorid-oldatot, kicsapószerül pedig sósavat használunk. A pirolizis célszerűen úgy végezhető el, hogy a poliakrilnitril port, vagy a belőle sóoldatból előállított szálat 100—360 C°-on, előnyösen 250— 300 C°-on oxigén-tartalmú atmoszférában, célszerűen levegőn, 2—10 órán át, célszerűen 4—6 órán át hőkezeljük. A hőkezelés második lépcsőjében a polimert inert atmoszférájú kemencében"— amely célszerűen oxigénmentes nitrogén lehet — 1400—3300 C°-on, 2—8 órán át pirolizáljuk. A pirolizis hőmérséklete befolyásolja a termék mechanikai tulajdonságait. Mélyebb hőmérsékleten, pl. 1400—1600 C°-on végzett pirolizissel nagyobb szakítószilárdságú, míg magasabb hőmérsékleten, pl. 2800—3200 C°-on nagyobb rugalmassági moduluszú szálak állíthatók elő. A találmány szerinti eljárás előnye, hogy az ismertetett folyamat rendkívül szabályos, elágazásmentes molekulaszerkezethez és ezáltal szabályos szénszál-szerkezethez vezet, aminek segítségével igen nagy szilárdság biztosítható. Az eljárás további előnye, hogy az előállítási folyamat viszonylag egyszerű és jól kézben tartható. • A találmány szerinti eljárást közelebbről az alábbi kiviteli példákkal szemléltetjük. 1. példa 1:1 mólarányú akrilnitril-karbamid elegyet jól lezárható edénybe öntünk, majd légmentesen lezárjuk, s —78 C°-ra lehűtjük. 48 órai hűtés után az akrilnitril-karbamid csatornakomplex kialakul. A csatornakomplexet tartalmazó edényt —78 C°-os termosztáló folyadékban 24 órán át besugározzuk 60—Co gammasugárzásával (dózisteljesítmény: 100 000 r/ó). A besugárzás után az edényt szobahőmérsékletre melegítjük, tartalmát állandó keverés mellett a csatornakomplex térfogatának 5-szörös mennyiségét kitevő metanolban mossuk. A mosást háromszor megismételjük. Ezután a poliakrilnitrilt vákuumban, szobahőfokon kiszárítjuk. A konverzió 98%-os. A csatornakomplexben előállított poliakrilnitrilből tömény ZnClí-oldat segítségével 15%-os oldatot készítünk. Az így kapott poliakrilnitril-oldatból szálképzőfejen át 1% sósavat tartalmazó kicsapófürdőben végtelen szálat húzunk, amelyet 100 mm hosszú darabokra vágunk fel. Az így felvágott szálat kemencében 300 C°-on, levegő jelenlétében 6 órán át melegítjük. A szál színe ez 5 alatt az idő alatt fehérről sötétbarnára változik. A levegőn való kezelés után a szálat oxigénmentes nitrogén-atmoszférájú kemencébe visszük át. A kemencében a szálat 2 óra alatt 1500 C°-ra hevítjük s ezen a hőmérsékleten tartjuk 4 órán 10 át. A hőkezelés után a kemencét 4 óra alatt szobahőmérsékletre hűtjük. -Az így előállított szénszálak felhasználhatók telítetlen poliészter formadarabok erősítésére. 15 2. példa Az 1. példában ismertetett polimerizációs eljárással előállított poliakrilnitrilt finom porrá őröljük. (A por mikroszkóp alatt mégvizsgálva, 20 szálas szerkezetű). A megporított polimert kemencében, levegő jelenlétében, 260 C°-on 4 órán át hőkezeljük, majd inert gáz atmoszférájú (oxigénmentes nitrogén) kemencében 2 óra alatt 1500 C°-ra hevítjük, s ezen a hőmérsékleten 1 25 órán át tartjuk. Az 1500 C'°-os temperálás után a polimert 2900 C°-ra hevítjük fel, s ezen a hőmérsékleten még 3 órán át tartjuk. A hőkezelés befejezése után a kemencét 3 óra alatt szobahőmérsékletre hűtjük. A keletkezett piropolimert 30 malomban újból megporítjuk. Az ilyen módon kapott mikroszál-szerkezetű anyag alkalmas polimeradalékként való felhasználásra, nagyszilárdságú fröccsanyagok előállítása céljából. 35 Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás műanyagok erősítésére alkalmas nagyszilárdságú szénszálak vagy szálas szerkezetű porok előállítására, azzal jellemezve, hogy 40 karbamid-^akrilnitril csatornakomplexet ionizáló sugárzással polimerizálunk, majd az így kapott mikroszkópos méretű kristályos poliakrilnitrilszálakat a) előbb oxigéntartalmú, utána oxigénmentes 45 atmoszférában pirolizáljuk", vagy b) sóoldatban feloldjuk, majd az oldat homogenizálása után szálképzőfejen áteresztve, szál alakjában kicsapjuk, s a szálakat az a) alattiak szerint pirolizáljuk. 50 2. Az lb igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a poliakrilnitril oldószeréül tömény vizes cinkklorid-oldatot, kicsapóoldatként pedig híg sósavat haszná-55 lünk. Kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó Igazgatója 74.6012/4 — Zrínyi Nyomda, Budapest — Felelős vezető: Bolgár Imre vezérigazgató 2