В мировой и отечественной практике УВ из гидратцеллюлозных волокон получают по двум технологиям, различающимся между собой добавками, наносимыми на исходное волокно или вводимыми в реакционную среду при низкотемпературном пиролизе. Эти добавки разделяют на неорганические, позволяющие повысить выход УВ, и кремнийорганические, применение которых позволяет процесс пиролиза проводить одновременно с вытягиванием волокна и уже на ранних стадиях получать УВ с достаточно высоким уровнем физико-механических характеристик.
Из всех исследованных типов гидратцеллюлозных волокон для получения УВ наиболее пригодными оказались вискозные технические нити. Вискозные технические нити успешно сочетают в себе высокую степень ориентации и соответственно высокие прочностные показатели с минимальными размерами кристаллитов и низким уровнем внутренних напряжений, имеют высокую радиальную однородность и мелкокристаллическую структуру.
Вискозная нить должна иметь круглое или близкое к нему поперечное сечение. Видимо, в процессе карбонизации, сопровождающейся усадкой волокна, на неровной поверхности возникают большие локальные напряжения, ухудшающие свойства УВ.
Структура вискозного волокна существенно влияет на скорость реакции первой стадии, а также оказывает заметное влияние на структуру УВ. Уменьшение размеров кристаллитов обеспечивает получение У В с более упорядоченной структурой. Состояние кристаллической структуры вискозного волокна и его неоднородность по сечению заметно отражаются на его напряженности, что существенно сказывается на прочности УВ. Отсюда следует, что любое отклонение в свойствах исходного вискозного волокна приведет к заметному снижению качества УВ.
Поэтому при производстве вискозных технических нитей, используемых для получения УВ, необходимо точное соблюдение определенных параметров формования. Изменение параметров процесса их получения приводит к значительному изменению соотношения аморфных и кристаллических участков, размеров кристаллитов, существенно меняет скорость деструктивных процессов. При этом прочность и модуль упругости УВ прямо пропорциональны степени ориентации вискозного волокна. Существует некоторая предельная степень вытягивания вискозного волокна при формовании, превышение которой приводит к уменьшению всех прочностных показателей УВ. Она связана как с нарушением структурной целостности, так и с появлением дефектов на волокне. Степень вытягивания и соответствующее состояние структуры вискозного волокна оказывает существенное влияние и на характер происходящих деформационных процессов при термообработке вискозного волокна.
Большое внимание при получении УВ уделяется предварительной подготовке целлюлозного материала (волокон, тканей и др.). В гидратцеллюлозных волокнах содержатся неорганические примеси и органические вещества (авиважные или замасливающие препараты), которые относятся к нежелательным примесям, так как ухудшают качество получаемого углеродного материала. Для их удаления волокна (ткани) обрабатывают органическими растворителями или поверхностно-активными веществами. В качестве растворителей рекомендуются бензол, эфир и др. Обработка растворами поверхностно-активных веществ с концентрацией 0,01— 0,5% производится для удаления из гидратцеллюлозных волокон солей, оставшихся в волокне после формования. Содержание замасливателя в волокне не должно превышать 0,25%.
Влага также относится к нежелательным примесям, так как в процессе карбонизации она способствует образованию смолистых продуктов, осаждающихся на материале. При их коксовании происходит слипание элементарных волокон, в результате чего повышается хрупкость и снижается прочность материала. Поэтому непосредственно перед термообработкой вискозную техническую нить сушат.
Процесс перехода вискозного волокна в углеродное включает в себя две основные стадии:
— низкотемпературный пиролиз до температур 300 — 400 0 С;
— высокотемпературную обработку до температуры 2800°С.
АЛАБУГА-ВОЛОКНО — производство углеродного волокна
