Спиннинг углепластиковый: Углепластик / Карбон | Справочник рыболова, энциклопедия рыболова от F Гид
Углепластик / Карбон | Справочник рыболова, энциклопедия рыболова от F Гид
Высокомодульный материал углепластик произвел революцию во многих областях — начиная твёрдотопливными двигателями ракетоносителей, заканчивая бланками спиннинговых удилищ.
Высокомодульность углепластика определяется высоким модулем упругости углеродных волокон (модуль Юнга), которые являются основной его составляющей. Сами по себе эти волокна имеют фантастические параметры — модуль Юнга — как у стали, плотность 1600 грамм/м**3 (меньше алюминия).
Однако сделать из них жёсткую конструкцию — задача непростая. Сами нити углерода работают только на растяжение. Основной способ изготовления бланка из углепластика укладка углеволокна, с пропиткой его связующим веществом, на оправку заданной конусности, с последующим обжатием заготовки при определённом термическом режиме, часто в вакууме. Конусность оправки и тип укладки волокна — навивка по спирали, многослойная укладка с армированием титановой (никелевой) лентой или обмотка кевларовой нитью — определяют тип динамического действия (акцию), мощность и весовую характеристику будущего спиннинга.
Итак, бланк спиннингового удилища — это углепластик, состоящий из углеволокна (наполнитель) и связующего вещества — полиэфирных или эпоксидных смол.
Качество углепластиковых бланков определяется:
- Качеством и свойствами угольных волокон;
- Технологией изготовления;
- Компаундом (связующее вещество на основе смол) ;
- Наполнителями, которые использовались с компаундом.
Углерод с высокой плотностью и прочностью волокон (высокомодульный — из-за высокого модуля упругости волокон) позволяет создать более прочное и жесткое удилище. Вес такого бланка значительно ниже за счет более тонких стенок. Тип динамического изгиба удилищ на базе такого бланка Fast или Extra Fast. А чувствительность их просто удивительная. Вы почувствуете и поймёте, что делает сейчас ваша приманка: коснулась она дна, стукнула о камень, или пора подсекать и вываживать.
Кстати, подсечка спиннингом с быстрым типом акции получится короткой и верной, а сам процесс вываживания будет более коротким.
Отрицательными характеристиками углепластиковых удилищ являются:
- Хрупкость бланка (пониженная стойкость к ударным нагрузкам) ;
- Малая устойчивость к скручиванию;
- Невозможность ловить при грозе и на морозе.
Кроме того удилище из высокомодульного углерода требует бережного к себе отношения, особенно при транспортировке.
Возможно это Вас удивит, но графитовые материалы могут быть различными. Два графитовых спиннинга одной длины могут отличаться как по строю, так и по весу, и по мощности. Существует множество марок графита и единой их классификации не существует. Наиболее часто встречающиеся типы углеродных волокон, на базе которых производятся бланки спиннинговых удилищ, приведены в таблице:
Название волокна/Cерии удилищ | Модуль упругости (PSI) |
XMG | 70 млн. |
IM8 | 60 млн. |
58-7 Balanced Graphite | 58 млн. |
Ironfeather | 57 млн. |
Graphite III | 50 млн. |
IMX | 47 млн. |
C 44X | 44 млн. |
MOD 43 | 43 млн. |
IM 7, Graphite II, IM 700, HLS | 42 млн. |
IM 6 | 33 млн. |
HMG, Series One | 33 млн. |
Graphite I | 30 млн. |
Чем больше модуль упругости используемых волокон, тем данное удилище быстрее, легче, жёстче и чувствительнее. Для информации: модуль упругости стекловолокон =6-13 млн. футов на квадратный дюйм.
Итак, резюмируем все вышесказанное.
Преимущества карбона:
- Спиннинги из карбона получаются лёгкими, чувствительными, с быстрой акцией.
- С таким удилищем ловля на джиг-приманки станет истинным удовольствием.
- Чем больше модуль упругости волокон, использованных при изготовлении бланка, тем «быстрее» акция спиннинга.
- Углепластики не корродируют.
Недостатки карбона:
- Спиннинги из карбона достаточно хрупкие и обладают очень маленьким относительным удлинением.
- Такие удилища очень боятся точечных ударов, у них малая устойчивость к скручиванию.
- Также, сам материал является прекрасным проводником, поэтому углепластиковыми удилищами не рекомендуется ловить при грозе (хотя особых любителей переубеждать не будем).
- При температуре воздуха менее -10 градусов удилища становятся особо хрупкими.
- Также карбоновым спиннингам присущ очень существенный недостаток — высокая стоимость.
Не бросайте спиннинг! При вываживании не заводите за спину! Смотрите в оба, чтобы при забросе не было рядом посторонних предметов, которые можно задеть! Возить исключительно в тубусе! При грозе не изображайте громоотвод где-нибудь на пригорке! Ну и не ловите в сильный мороз. При выполнении всех этих несложных правил Ваше удилище будет радовать Вас долго и нудно.
В данный момент Вы читаете статью “Углепластик / Карбон“. Вас также могут заинтересовать другие статьи на тему “Бланк спиннинга” в Энциклопедии рыбалки.
Чего нельзя делать с удочкой
Карбон (карбонопластик, углепластик) – современный конструкционный материал из переплетённого углеродного волокна (carbon в переводе с английского – углерод), связанного между собой полимерной смолой. Он прочный, жёсткий и очень лёгкий. Изделия из углепластика можно встретить сегодня буквально повсюду: от деталей космических кораблей до бытовых приборов. Изготавливают из него и бланки различных рыболовных удилищ. О них мы сегодня и поговорим.
УХОД И ТРАНСПОРТИРОВКА
Карбоновые удилища обладают отменными характеристиками, но требуют бережного обращения. Особенно это касается углепластика с высокой модульностью, то есть такого, где содержание связующей смолы минимально. Карбон чрезвычайно чувствителен к ударам. Проще говоря, он хрупкий. Неудачно положили удилище на камни, ударили о ветку, пробираясь по кустам, стукнули о борт лодки при вываживании, перевозили без защитного тубуса… Любое, даже не видимое глазу повреждение структуры карбона может привести к поломке бланка, поэтому никогда не бросайте удилище на берег или дно лодки, не допускайте ударов. Транспортируйте удочки в жёстком тубусе, а лодку для рыбалки оснастите “стаканами”, в которые можно ставить собранные удилища.
Углепластик чувствителен к абразивному воздействию, поэтому не допускайте попадания песка и пыли в стыки удилища, ведь царапины на бланке легко могут превратиться в трещины, а нарушение стыка колен снизить его прочность и привести к поломке. После рыбалки удилище необходимо тщательно протереть сухой мягкой тряпочкой, удаляя влагу и налипшие пыль и песок. Не оставляйте мокрое удилище в закрытом тубусе – пробка может заплесневеть, а лак помутнеет и потеряет свои свойства.
БЕЗОПАСНОСТЬ
Углерод проводит электричество не хуже, чем медь. Никогда не рыбачьте карбоновым удилищем в грозу или вблизи линий электропередач. Это очень опасно!
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И НАГРУЗКИ
При сборке удилища необходимо тщательно стыковать колена. Неплотное соединение частей ведёт к поломке! Это относится как к телескопическим, так и к штекерным сочленениям.
Разбирая после рыбалки удилище со штекерным соединением колен или складывая телескопическое, никогда не беритесь руками за кольца. Если стык заклинил, разъединяйте его, плавно поворачивая колена друг относительно друга, ни в коем случае не стучите и не дёргайте. Если не получается, погрузите заклинившее место в холодную воду на одну минуту и снова попробуйте разъединить удилище, в большинстве случаев это поможет.
На рыбалке, подбирая приманки или оснастку, помните о том, что превышение рекомендованного теста чревато поломкой инструмента. Залог комфортной и длительной его эксплуатации – использование огрузки в пределах теста, обозначенного производителем.
Не допускайте перехлёстов лески за кончик удилища при забросе. Большинству поломок между тюльпаном и вторым кольцом служит причиной именно это.
Если вы используете металлические поводки или карабины для быстрой смены настроя, внимательно следите, чтобы она не влетали в тюльпан при подматывании шнура – металлические детали легко могут выбить керамическую вставку.
Зачастую эту проблему можно решить установкой мягкой бусины перед монтажом.
К сожалению, зацепы на рыбалке порой случаются. Если это произошло, не пытайтесь снять зацепившуюся приманку с помощью удилища и катушки – можно легко сломать и то, и другое. По возможности используйте специальные отцепы.
Если у вас нет этого приспособления или попытки отцепить приманку с его помощью ничего не дают – намотайте шнур на палку, весло, камень, в крайнем случае на руку, защитив её от порезов плотной тряпкой или рукавом куртки, и тяните, пытаясь снять зацеп.
Вываживая рыбу, никогда не отводите удилище назад – отрицательный угол атаки ведёт к перегрузке бланка, так его достаточно легко сломать в верхней трети. Угол между поверхностью воды и удилищем всегда должен быть меньше 90 градусов.
Если вы рыбачите на спиннинг, обязательно используйте фрикцион катушки, иначе крупная рыба может порвать шнур либо сломать вашу удочку.
Не поднимайте рыбу удилищем в воздух – это тоже может привести в поломке. По возможности используйте подсак – это ещё и уменьшит количество обидных сходов в финальной стадии вываживания.
Никогда не поднимайте удилище за кончик и не проверяйте гибкость между пальцами. Хотя карбон и выдерживает очень большие нагрузки, они должны распределяться равномерно – именно для этого служит точно рассчитанная расстановка колец на бланке.
Помните, что карбоновые удилища чувствительны к отрицательным температурам. На морозе углепластик становится ещё более хрупким, поэтому зимой такими удочками лучше не рыбачить. Для рыбалки в сезон отрицательных температур лучше всего подойдёт стеклопластик или композит с большим количеством связующего.
Относитесь к вашему удилищу бережно, и оно прослужит вам долгие годы!
Материалы удилищ
Несколько десятилетий тому назад выбирать удилище было довольно просто, что связано с банальной на то причиной: сам ассортимент был достаточно скуден. В настоящее же время в специализированных магазинах продаётся огромное количество самых разных удилищ, которые отличаются между собой по техническим характеристикам и конкретному предназначению.
Ещё один важный критерий – это материалы, из которых изготовлена та или иная модель. Именно этому параметру и посвящена данная статья.
Из каких материалов изготавливают удилища?
Если рассматривать всё разнообразие используемых ныне удилищ, то материалов обнаруживается весьма большое количество. К ним можно отнести нержавейка, алюминий, дерево, бамбук и даже тот же тростник.
Однако это те материалы, которые используются разве что заядлыми рыбаками-консерваторами или же в экстренных ситуациях. Мы же сосредоточимся на кратном анализе наиболее ходовых и современных материалов, к которым относятся стекловолокно, композит и углепластик.
Стекловолокно
Всё ещё достаточно распространенный, но уже устаревающий материал, который применяется преимущественно для производства бюджетных удилищ. Модели из стекловолокна стоят относительно недорого и не требуют слишком деликатной эксплуатации.
Однако имеются у них и очень важные недостатки: во-первых, подобные удилища обладают низкой чувствительностью, а во-вторых, «палки» из стекловолокна, как правило, характеризуются солидным весом, что существенно влияет на удобство их использования.
Удилища из карбона
Карбон (он же углепластик) является, пожалуй, лучшим материалом для удилища, особенно спиннингового.
Углепластиковые удилища характеризуются отличной чувствительностью при сохранении высоких показателей прочности; также они обладают меньшим весом по сравнению с моделями из стекловолокна.
Каждое карбоновое удилище имеет определенный модуль содержания графита, который обозначается на бланке (М1, М2 и т.п.).
Чем выше уровень содержания графита, тем большей жесткостью и скоростью реакции обладает удилище, тем более дальним будет заброс.
Однако вместе с этим повышается и хрупкость удилища. Какой модели отдать предпочтение – выбор сугубо индивидуальный.
Композит
Композитные удилища представляют собой «гибридные» модели, так как изготавливаются тоже из углепластика, но с добавлением стекловолокна. Поэтому и свойства у них компромиссные: умеренная жесткость, средняя хрупкость и дальнобойность.
На сегодняшний день удилища из композита получили большую популярность среди рыбаков, так как отличаются доступной стоимостью и достаточно неплохими показателями качества.
Статья по теме: выбор фидерного удилища
Сырье, используемое для производства углеродного волокна, называется прекурсором. Около 90% производимых углеродных волокон изготавливаются из полиакрилонитрила (ПАН). Остальные 10% сделаны из искусственного шелка или нефтяного пека. Все эти материалы представляют собой органические полимеры, характеризующиеся длинными цепочками молекул, связанных вместе атомами углерода. Точный состав каждого прекурсора варьируется от одной компании к другой и обычно считается коммерческой тайной.
В процессе производства используются различные газы и жидкости. Некоторые из этих материалов предназначены для взаимодействия с волокном для достижения определенного эффекта. Другие материалы предназначены для того, чтобы не реагировать или предотвращать определенные реакции с волокном. Как и в случае с прекурсорами, точные составы многих из этих технологических материалов являются собственностью компании.
Процесс изготовления углеродных волокон является частично химическим и частично механическим. Прекурсор вытягивается в длинные нити или волокна, а затем нагревается до очень высокой температуры, не позволяя ему контактировать с кислородом.Без кислорода волокно не может гореть. Вместо этого высокая температура заставляет атомы в волокне сильно вибрировать до тех пор, пока большая часть неуглеродных атомов не будет удалена. Этот процесс называется карбонизацией и оставляет волокно, состоящее из длинных, плотно переплетенных цепочек атомов углерода, из которых остается лишь несколько неуглеродных атомов.
Несмотря на то, что у ZOLTEK есть свои коммерческие секреты, мы также стремимся способствовать более широкому пониманию углеродного волокна как идеального материала для коммерческого использования.
Стабилизация
Перед карбонизацией волокон их необходимо химически изменить, чтобы преобразовать их линейную атомную связь в более термически стабильную лестничную связь. Это достигается путем нагревания волокон на воздухе примерно до 390-590°F (200-300°C) в течение 30-120 минут. Это заставляет волокна поглощать молекулы кислорода из воздуха и перестраивать структуру их атомных связей. Стабилизирующие химические реакции сложны и включают несколько стадий, некоторые из которых протекают одновременно.Они также генерируют собственное тепло, которое необходимо контролировать, чтобы избежать перегрева волокон. В коммерческих целях в процессе стабилизации используется различное оборудование и методы. В некоторых процессах волокна протягиваются через ряд нагретых камер. В других волокна проходят через горячие валки и слои сыпучих материалов, удерживаемых во взвешенном состоянии потоком горячего воздуха. В некоторых процессах используется нагретый воздух, смешанный с определенными газами, которые химически ускоряют стабилизацию.
Карбонизация
После того, как волокна стабилизированы, их нагревают до температуры около 1 830–5 500° F (1 000–3 000° C) в течение нескольких минут в печи, заполненной газовой смесью, не содержащей кислорода. Недостаток кислорода предотвращает возгорание волокон при очень высоких температурах. Давление газа внутри печи поддерживается выше, чем давление воздуха снаружи, а точки входа и выхода волокон из печи герметизированы, чтобы предотвратить попадание кислорода. Когда волокна нагреваются, они начинают терять свои неуглеродные атомы, а также несколько атомов углерода в виде различных газов, включая водяной пар, аммиак, монооксид углерода, диоксид углерода, водород, азот и другие. По мере того как неуглеродные атомы удаляются, оставшиеся атомы углерода образуют прочно связанные кристаллы углерода, которые ориентированы более или менее параллельно длинной оси волокна.В некоторых процессах используются две печи, работающие при двух разных температурах, чтобы лучше контролировать скорость нагрева во время карбонизации.
Обработка поверхности
После карбонизации поверхность волокон плохо сцепляется с эпоксидными смолами и другими материалами, используемыми в композитных материалах. Чтобы придать волокнам лучшие клеящие свойства, их поверхность слегка оксидируют. Добавление атомов кислорода к поверхности обеспечивает лучшие свойства химической связи, а также травит и придает шероховатость поверхности для улучшения механических свойств связи.Окисление может быть достигнуто путем погружения волокон в различные газы, такие как воздух, углекислый газ или озон; или в различных жидкостях, таких как гипохлорит натрия или азотная кислота. Волокна также можно покрыть электролитическим способом, поместив положительный вывод волокна в ванну, наполненную различными электропроводящими материалами. Процесс обработки поверхности должен тщательно контролироваться, чтобы избежать образования крошечных поверхностных дефектов, таких как ямки, которые могут привести к повреждению волокна.
Размер
После обработки поверхности на волокна наносится покрытие, защищающее их от повреждений при намотке или плетении.Этот процесс называется размером. Материалы покрытия выбираются так, чтобы они были совместимы с клеем, используемым для формирования композитных материалов. Типичные материалы покрытия включают эпоксидную смолу, полиэстер, нейлон, уретан и другие.
Волокна с покрытием наматываются на цилиндры, называемые бобинами. Бобины загружаются в прядильную машину, и волокна скручиваются в пряжу различных размеров.
Изготовление волокон из активированного угля с оболочкой-сердцевиной, полой или пористой структурой путем сопряженного формования из расплава прекурсора полиэтилена
.2020 3 декабря; 12(12):2895.
doi: 10.3390/polym12122895.
Принадлежности
Расширять
Принадлежности
- 1 Школа химической и биомолекулярной инженерии Роберта Фредерика Смита, Корнельский университет, Итака, Нью-Йорк 14853, США.
- 2 Кафедра передовых органических материалов и текстильной инженерии, Национальный университет Чунгнам, Тэджон 34134, Корея.
Бесплатная статья ЧВК
Элемент в буфере обмена
Чон Сон Вон и др.
Полимеры (Базель). .
Бесплатная статья ЧВК
Показать детали
Показать варианты
Показать варианты
Формат
АннотацияPubMedPMID
. 2020 3 декабря; 12(12):2895.doi: 10.3390/polym12122895.
Принадлежности
- 1 Школа химической и биомолекулярной инженерии Роберта Фредерика Смита, Корнельский университет, Итака, Нью-Йорк 14853, США.
- 2 Кафедра передовых органических материалов и текстильной инженерии, Национальный университет Чунгнам, Тэджон 34134, Корея.
Элемент в буфере обмена
Полнотекстовые ссылки
Параметры отображения цитирования
Показать варианты
Формат
АннотацияPubMedPMID
Абстрактный
Используя полиэтилен в качестве углеродного прекурсора, мы изготовили экономичные углеродные волокна со структурой оболочка-сердцевина посредством сопряженного прядения из расплава. Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) и полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) использовались в качестве оболочки и сердцевины волокна соответственно, а для сшивания полиэтилена проводилось сульфирование серной кислотой. Мы продемонстрировали, что карбонизация и активация полиэтиленового волокна со структурой оболочка-сердцевина может привести к хорошо развитой микропористой структуре в слое оболочки, а благодаря структуре сердцевина-оболочка полученные активированные углеродные волокна демонстрируют высокую прочность на разрыв ~ 455 МПа, начальный модуль ~14.4 ГПа и площадь поверхности Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ) ~1224 м 2 /г. Наконец, активированные углеродные волокна с полым, оболочкой и пористым сердечником были успешно изготовлены путем контроля степени сшивания волокна LDPE/HDPE оболочка-сердцевина.
Ключевые слова:
активированное углеродное волокно; полое углеродное волокно; предшественник полиэтилена; оболочка-сердцевина из активированного углеродного волокна.
Заявление о конфликте интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Цифры
Рисунок 1
( a ) Схема формования из расплава волокна с оболочкой и сердцевиной и ( b )…
Рисунок 1
( a ) Схема формования из расплава волокна с оболочкой и сердцевиной и ( b ) СЭМ-изображение волокна из ПЭНП/ПЭВП с оболочкой и сердцевиной, изготовленного сопряженным формованием из расплава.
Рисунок 2
( a ) Концептуальная иллюстрация…
Рисунок 2
( a ) Концептуальная иллюстрация процесса сшивания и ( b )…
фигура 2
( a ) Концептуальная иллюстрация процесса сшивания и ( b ) изображения сульфатированных волокон при нагрузках 0, 0.25 и 0,5 МПа для исходных волокон.
Рисунок 3
СЭМ-изображение поперечного сечения ПЭНП/ПЭВП…
Рисунок 3
СЭМ-изображение поперечного сечения волокон оболочки-сердцевины LDPE/HDPE, изготовленных при различной степени вытяжки…
Рисунок 3
СЭМ-изображение поперечного сечения волокон оболочки-сердцевины из ПЭНП/ПЭВП, изготовленных при различной степени вытяжки, равной 1. 2–1,6 раза.
Рисунок 4
Прочность на растяжение и начальный модуль…
Рисунок 4
Прочность на растяжение и начальный модуль волокон оболочки-сердцевины ПЭНП/ПЭВП, изготовленных на различных…
Рисунок 4
Прочность на растяжение и начальный модуль волокон оболочки-сердцевины LDPE/HDPE, изготовленных при различной степени вытяжки, равной 1.2–1,6 раза.
Рисунок 5
РЭМ-изображения сульфированного…
Рисунок 5
РЭМ-изображения волокон оболочки-сердцевины из сульфированного ПЭНП/ПЭВП при различных температурах сшивки и…
Рисунок 5
СЭМ-изображения волокон оболочки-сердцевины из сульфированного ПЭНП/ПЭВП при различной температуре и времени сшивки: ( a1 – a4 ) температуры 120–150 °C ниже 0. 25 МПа в течение 120 мин; ( b1 – b4 ) продолжительность 60–150 мин при 0,25 МПа при 130 °C.
Рисунок 6
ДСК-спектры сульфированного…
Рисунок 6
ДСК-картины сульфированных волокон для различного времени сшивки при 130 °С.
Рисунок 6
ДСК-картины сульфированных волокон для различного времени сшивки при 130 °С.
Рисунок 7
ИК-спектры сульфированного…
Рисунок 7
ИК-Фурье-спектры волокон с оболочкой и сердцевиной из сульфированного ПЭНП/ПЭВП для различного времени сшивания при…
Рисунок 7
ИК-Фурье-спектры волокон оболочки-сердцевины из сульфированного ПЭНП/ПЭВП для различного времени сшивки при 130 °C.
Рисунок 8
Результаты ТГА сульфированного…
Рисунок 8
Результаты ТГА волокон с оболочкой и сердцевиной из сульфированного ПЭНП/ПЭВП для различного времени сшивки при…
Рисунок 8
Результаты ТГА
волокон оболочки-сердцевины из сульфированного ПЭНП/ПЭВП для различного времени сшивки при 130 °C.На вставке представлены соответствующие дифференциальные кривые для различных времен сшивки при 130°С.
Рисунок 9
Плотность сульфированного ПЭНП/ПЭВП…
Рисунок 9
Плотность волокон оболочки-сердцевины из сульфированного ПЭНП/ПЭВП для различных времен сшивания при 130…
Рисунок 9
Плотность волокон оболочки-сердцевины из сульфированного ПЭНП/ПЭВП для различного времени сшивания при 130 °C.
Рисунок 10
SEM-изображения карбонизированного…
Рисунок 10
СЭМ-изображения карбонизированных и активированных волокон оболочки-сердцевины из ПЭНП/ПЭВП при различных KOH…
Рисунок 10
SEM-изображения карбонизированных и активированных волокон оболочки-сердцевины LDPE/HDPE при различной молярности KOH: ( a ) 1 моль; (b ) 2 моль; ( с ) 3 моль; ( d ) 4 мол.
Рисунок 11
BJH анализ физической сорбции азота…
Рисунок 11
BJH-анализ физической сорбции азота, показывающий возрастающее распределение площади пор активированного…
Рисунок 11
BJH-анализ физической сорбции азота, показывающий возрастающее распределение площади пор активированных ПЭНП/ПЭВП углеродных волокон оболочка-сердцевина при различной молярности КОН: ( a ) 1 моль; (b ) 2 моль; ( с ) 3 моль; ( d ) 4 мол.
Рисунок 12
Прочность на растяжение и начальный модуль…
Рисунок 12
Прочность на растяжение и начальный модуль активированных углеродных волокон LDPE/HDPE оболочка-сердцевина при различных…
Рисунок 12
Прочность на растяжение и начальный модуль активированных углеродных волокон LDPE/HDPE оболочка-сердцевина при различной молярности KOH.
Рисунок 13
СЭМ изображения поперечного сечения после…
Рисунок 13
СЭМ-изображения поперечного сечения после карбонизации и активации оболочки-сердечника из сульфированного ПЭНП/ПЭВП…
Рисунок 13
СЭМ-изображения поперечного сечения после карбонизации и активации волокон оболочки-сердцевины из сульфированного ПЭНП/ПЭВП в течение 60–120 мин при температуре 0°С. 25 МПа при 130 °С: ( a ) 60 мин; ( б ) 90 мин; ( c ) 120 мин.
Все фигурки (13)
Похожие статьи
-
Исследование углеродных волокон на основе полиэтилена, полученных сульфированием под гидростатическим давлением.
Ын Дж. Х., Ли Дж. С.Ын Дж. Х. и др.
Научный представитель 9 сентября 2021 г .; 11 (1): 18028. doi: 10.1038/s41598-021-97529-4.
Научный представитель 2021.PMID: 34504256
Бесплатная статья ЧВК. -
Недорогие высокомодульные углеродные волокна из полиэтилена, полученные с помощью катализируемой бором графитизации.
Бартон Б.Э., Бер М.Дж., Паттон Дж.Т. , Хукканен Э.Дж., Ландес Б.Г., Ван В., Хорстман Н., Рикс Дж.Е., Кин Д., Вейганд С., Сполдинг М., Дерстин С.Бартон Б.Э. и соавт.
Маленький. 2017 Сентябрь; 13 (36). doi: 10.1002/smll.201701926. Epub 2017 24 июля.
Маленький. 2017.PMID: 28736868
-
Углеродные волокна из полиэтилена высокой плотности с использованием технологии гибридной сшивки.
Кан С.Х., Ким К.В., Ким Б.Дж.
Кан С.Х. и др.
Полимеры (Базель). 2021 30 июня;13(13):2157. doi: 10.3390/polym13132157.
Полимеры (Базель).2021.PMID: 34208856
Бесплатная статья ЧВК. -
Непрерывные наноразмерные углеродные волокна с превосходной механической прочностью.
Лю Дж, Юэ Зи, Фонг Х.
Лю Дж. и др.
Маленький. 2009 март; 5 (5): 536-42. doi: 10.1002/smll. 200801440.
Маленький. 2009.PMID: 19197971
Обзор.
-
Многофункциональные микро/нановолокна на основе технологии микрожидкостного прядения.
Ду Сюй, Ли Кью, Ву Г, Чен С.
Ду XY и др.
Adv Mater. 2019 дек;31(52):e13. doi: 10.1002/adma.2013. Epub 2019 1 октября.
Adv Mater. 2019.PMID: 31573714
Обзор.
использованная литература
-
-
Багери С., Юлкапли Н.М. Влияние гибридизации на активированный углеродный материал с добавленной стоимостью.Междунар. J. Ind. Chem. 2016;7:249–264. doi: 10.1007/s40090-016-0089-5.
–
DOI
-
-
-
Мочида И. , Кораи Ю., Сирахама М., Кавано С., Хада Т., Сео Ю., Йошикава М., Ясутакэ А. Удаление SOx и NOx с волокон из активированного угля. Углерод. 2000; 38: 227–239.doi: 10.1016/S0008-6223(99)00179-7.
–
DOI
-
-
-
Аморос Д.К., Монж Дж.А., Солано А.Л. Характеристика волокон из активированного угля с помощью адсорбции СО2. Ленгмюр. 1996; 12:2820–2824. doi: 10.1021/la960022s.
–
DOI
-
-
-
Мангун С.Л., Бенак К.Р., Эконом Дж., Фостер К.Л. Химия поверхности, размер пор и адсорбционные свойства волокон активированного угля и прекурсоров, обработанных аммиаком. Углерод. 2001; 39: 1809–1820. doi: 10.1016/S0008-6223(00)00319-5.
–
DOI
-
-
-
Фрэнк Э., Hermanutz F., Buchmeiser MR. Углеродные волокна: прекурсоры, производство и свойства. макромол. Матер. англ. 2012; 297:493–501. doi: 10.1002/mame.201100406.
–
DOI
-
Показать все 29 ссылок
На пути к зеленому устойчивому сырью :: BioResources
Сюй, Ю., Лю Ю., Чен С. и Ни Ю. (2020). ” Текущий обзор углеродного волокна: на пути к зеленому устойчивому сырью ,” BioRes. 15(3), 7234-7259.
Abstract
Лигнин, как потенциальный прекурсор углеродного волокна, характеризуется обильными запасами, возобновляемостью и высоким содержанием углерода. превосходить. В этой статье рассматривается процесс получения углеродных волокон на основе лигнина и, кроме того, описываются характеристики углеродного волокна, полученного с использованием различных прекурсоров, по сравнению с используемыми в настоящее время прекурсорами.Представлены три метода получения углеродных волокон на основе лигнина: формование из расплава, формование из раствора и электроформование. Применимость, преимущества и недостатки трех методов приготовления анализируются с точки зрения условий процесса и рабочих характеристик. Рассмотрены возможные направления будущих исследований с целью обеспечения эталона для дальнейшего изучения углеродных волокон на основе лигнина.
Загрузить в формате PDF
Полный текст статьи
Текущий обзор углеродного волокна: на пути к экологичному устойчивому сырью
Юнцзянь Сюй, a, * Ян Лю, a Шэнлинь Чен, a и Юнхао Ни b
Лигнин, как потенциальный предшественник углеродного волокна, обладает характеристиками обильных запасов, возобновляемости и высокого содержания углерода, и его применение при получении углеродных волокон имеет значительные преимущества с точки зрения затрат, если могут быть преодолены некоторые важные препятствия, связанные с обработкой и качеством.В этой статье рассматривается процесс получения углеродных волокон на основе лигнина и, кроме того, описываются характеристики углеродного волокна, полученного с использованием различных прекурсоров, по сравнению с используемыми в настоящее время прекурсорами. Представлены три метода получения углеродных волокон на основе лигнина: формование из расплава, формование из раствора и электроформование. Применимость, преимущества и недостатки трех методов приготовления анализируются с точки зрения условий процесса и рабочих характеристик.Рассмотрены возможные направления будущих исследований с целью обеспечения эталона для дальнейшего изучения углеродных волокон на основе лигнина.
Ключевые слова: лигнин; углеродное волокно; Способ приготовления; Спиннинг
Контактная информация: a: Ключевая лаборатория технологии производства бумаги и разработки специальной бумаги провинции Шэньси, Ключевая лаборатория функциональных материалов на бумажной основе, Китайская национальная легкая промышленность, Национальный демонстрационный центр экспериментальной легкой химии Инженерное образование, Шэньсийский университет науки и технологий, Си ан, 710021, Китай; b: Химическая инженерия, Университет Нью-Брансуика, Фредериктон, Нью-Брансуик, Канада; * Автор, ответственный за переписку: xuyongjian@sust.edu.cn
ВВЕДЕНИЕ
Лигнин — богатый природный ресурс, годовой объем производства которого составляет около 600 миллиардов тонн, уступая только целлюлозе (Qian et al. 2018). Лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза составляют три основных компонента клеточной стенки растений (Fechter and Heinze 2019; Tian et al. 2019). В настоящее время целлюлоза и гемицеллюлоза широко используются в таких отраслях промышленности, как производство бумаги, сахара и биотоплива (Horhammer et al. 2011; Микконен и др. 2019; Сингх, 2019) (рис. 1). В качестве побочного продукта гидролизата древесины и бумажной промышленности лигнин присутствует в растворе в виде черного щелока (составляя более 30% твердых веществ черного щелока). Большая часть черного щелока направляется в котел-утилизатор, где лигнин сжигается и преобразуется в энергию пара с извлечением варочных химикатов. Сжигание лигнина для производства пара является малоценным применением. Из этого следует, что потенциальная ценность лигнина как источника для других продуктов реализуется не полностью (Lauwaert et al. 2019). Сообщается, что ежегодно во всем мире производится более 50 мегатонн промышленного лигнина, но только 2% лигнина используется в коммерческих целях (Qian et al. 2018). Большая часть лигнина просто используется в качестве дешевого топлива для сжигания, что приводит к растрате ресурсов, а высокоэффективное использование макромолекул до сих пор не реализовано (Liu et al. 2017). Поэтому разработка соответствующих технологий высокоценной утилизации лигнина представляет фундаментальный и практический интерес (Qian et al. 2014; Чжан и др. 2017).
Углеродные волокна представляют собой превосходные материалы со многими потенциальными применениями и вызывают растущий интерес благодаря их интересным свойствам, таким как уникальные термические свойства, высокая прочность на растяжение и т. д. (Gao et al. 2015). В настоящее время более 90% коммерчески продаваемых в мире углеродных волокон изготавливаются из полиакрилонитрила (ПАН), невозобновляемого материала на основе нефти (Zhang et al. 2014; Zhang et al. 2019). Более того, цена прекурсоров ПАН составляет 50% стоимости производства углеродных волокон (Baker and Rials 2013), что делает углеродное волокно предметом роскоши. Поэтому в последние годы большой интерес вызывает поиск возобновляемого экологически чистого прекурсора (такого как лигнин) углеродного волокна, используемого в малоценных приложениях.
Лигнин, как альтернатива биологическому происхождению, вызывает растущий интерес в производстве углеродного волокна из-за высокого содержания углерода от 50% до 71%, а также его доступности в больших количествах по низкой цене (Li et al. 2017). Хотя в настоящее время сложно заменить углеродные волокна на основе ПАН в требовательных областях применения, углеродные волокна на основе лигнина могут быть рассмотрены для общих применений. Например, свойства углеродных волокон на основе лигнина могут подходить для применений, требующих средних механических свойств, низкой плотности, высокой термостойкости, низкого теплового расширения и теплопроводности. Для таких применений использование углеродных волокон на основе лигнина может быть предпочтительным из-за их низкой стоимости и экологически чистой воспроизводимости.
Рис. 1. Применение трех компонентов клеточной стенки растений
В этом документе рассматривается процесс получения углеродных волокон на основе лигнина и описывается разница между лигнином и другими исходными материалами (такими как ПАН, пек и вискозное волокно). Выделены три метода формования углеродных волокон на основе лигнина: формование из расплава, формование из раствора и электроформование. Кроме того, обсуждаются применимость, преимущества и недостатки трех методов подготовки.Эта статья направлена на содействие развитию углеродных волокон на основе лигнина.
ЛИГНИН
Лигнин впервые был открыт французским агрономом П. Пайеном в 1838 г. Позже немец Ф. Шульце выделил вещество и назвал его «лигнин», что произошло от латинского «lignum», что означает древесина (Souto et al. . 2018).
Лигнин присутствует в клеточной стенке в качестве наполнителя и связующего вещества, играющего важную роль в росте растений. Он может укреплять клеточную стенку, связывая соседние клетки вместе, придавая клеткам и стеблю растения большую механическую прочность (Lebo, Jr. и др. 2000). Содержание лигнина в одревесневших растениях зависит от вида биомассы. В хвойной древесине содержание лигнина составляет от 25% до 35%, а в лиственной – от 20% до 25%. Растения злаков имеют более низкое содержание лигнина, обычно от 15% до 25%.
Физические свойства
Неотделенный лигнин в растительных клетках белого или почти бесцветного цвета с молекулярной массой несколько сотен тысяч г/моль и нерастворим ни в каких растворителях. Однако выделенный лигнин имеет гораздо более низкую молекулярную массу из-за деградации, обычно от нескольких сотен до десятков тысяч г/моль.Его можно разделить на растворимый лигнин и нерастворимый лигнин.
Лигнин представляет собой сложный полимер, образующийся в результате реакций связывания свободных радикалов в клеточных стенках растений. Их мономерные компоненты и сам полимер оптически активны, т. е. хиральны. Долгое время считалось, что лигнин не обладает оптической активностью. Это связано с тем, что он получен из хиральных мономеров, которые, по-видимому, являются результатом химических реакций, не контролируемых ферментами. Но, кажется, нет никаких веских доказательств в поддержку этого утверждения.В ответ на проблему невозможности определения оптической активности лигнина Ralph et al. (1999) предположил, что при синтезе лигнина растениями отсутствует прямой (региональный или трехмерный) контроль над точным процессом свободнорадикального связывания.
Лигнин представляет собой аморфный термопластичный полимер без стабильной температуры плавления, демонстрирующий высокую температуру стеклования (Vural et al. 2018). Ниже температуры стеклования лигнин ведет себя как стеклообразное твердое вещество.Когда температура выше точки стеклования, сегменты молекулярной цепи способны двигаться, что приводит к размягчению лигнина и его вязкому течению в ответ на нагрузку. Способность лигнина охлаждаться без образования кристаллической фазы, т. е. , стеклование, не характерна для природных макромолекулярных ресурсов. Лигнин проявляет как термопластические, так и стеклообразующие свойства. В этом отношении лигнин напоминает некоторые пластмассы на биологической основе, которые синтезируются путем микробной ферментации.Термопластические и стекловидные свойства лигнина не присущи другим природным макромолекулам, таким как крахмал и целлюлоза. Температура витрификации зависит от вида, метода разделения, молекулярной массы и содержания воды (Perez et al. 2011; Duval et al. 2013; Zhou et al. 2016). Температура размягчения абсолютно высушенного лигнина составляет от 127 до 129 ℃. Более того, очевидно, что температуры размягчения снижаются с увеличением влажности образцов лигнина.Например, температура размягчения периодатного лигнина снизилась со 193 ℃ до 93 ℃, когда содержание влаги в образце увеличилось с 0 до 27,1% (Jafarpour et al . 2009). Подвижность молекул воды влияет на температуру размягчения лигнина, указывая на то, что вода является пластификатором лигнина.
Химическая структура и свойства
Лигнин
защищает клетки растений от биологических и химических повреждений (Terashima 2013). Известно, что между лигнином и гемицеллюлозой существует ковалентная связь.Неизвестно, связан ли лигнин химически с целлюлозой. А вот сочетание лигнина и углевода принято называть лигнин-углеводным комплексом (ЛУК) (рис. 2). Из-за его сложного сочетания с целлюлозой и гемицеллюлозой его трудно отделить и полностью идентифицировать. Эффективное отделение лигнина от целлюлозы и гемицеллюлозы играет важную роль в повышении коэффициента использования (Harfouche et al. 2010; Yu et al. 2016). Исследования по этому вопросу ведутся веками, и многие методы разделения обсуждались еще в 105 году нашей эры, когда в Китае была изобретена технология изготовления бумаги. В то время термина «лигнин» не существовало. На самом деле основная причина сложности разделения заключается в сложности последовательности химических компонентов, способа их соединения и трехмерной структуры лигнина (Vicuna 2000; Liitia et al. 2003). Эти вопросы вызвали большой интерес у ученых.Для исследования структуры лигнина использовались различные современные передовые методы характеризации, и был достигнут значительный прогресс (Lindgren et al. 1974).
Рис. 2. Связь между лигнином, целлюлозой и гемицеллюлозой
Фенол-пропановые звенья составляют основную скелетную структуру лигнина (Болкер и Бреннер, 1970), и эти звенья связаны между собой эфирными связями и углерод-углеродными связями. Недавние исследования также обнаружили сложноэфирные связи между структурными единицами лигнина (Li et al. 2018). Химическая структура лигнина варьируется в зависимости от вида растений, поэтому термин «лигнин» представляет собой не одно вещество, а группу веществ с общими свойствами в растениях.
Рис. 3. (а) Основные структурные единицы лигнина; (b) Основные связи между структурными единицами лигнина в древесных растениях
Таблица 1. Влияние структуры фенилпропана на тепловое поведение
Примечания: H: гидроксифенил, G: гваяцил, S: сирингил, термостабильность относится к высокотемпературным взаимодействиям
Исследования показали, что структура лигнина играет важную роль в переработке углеродного волокна.Лигнин представляет собой аморфный ароматический полимер, физико-химические и термические свойства которого зависят от источника биомассы и метода выделения лигнина. Фенольно-пропановая структура лигнина в основном состоит из трех монолигнолов, гваяцильных (G), сирингильных (S) и п-гидроксифенильных (H) звеньев. Это результаты трех монолигнолов ароматических спиртов: кониферилового спирта, сирингилового спирта и кумарилового спирта (рис. 3а и таблица 1) (Nawawi et al. 2016; Shioya et al. 2017). Звенья G в основном находятся в лигнине хвойной древесины, а звенья S в основном в лигнине лиственных пород.Основными единицами злаков являются единицы G и S (Мацусита и др. , 2007 г.; Хираяма и др. , 2019 г.).
Фенолпропановые структурные единицы лигнина связаны эфирными связями (в основном содержащими β-O-4, α-O-4 и 5-O-4 связи) и углерод-углеродными связями (состоящими из 5-5, β- 1, связи β-β и β-5), причем на первые обычно приходится от 60 до 70 %, а на вторые — от 30 до 40 % (рис. 3b) (Beste and Buchanan 2012; Yang et al. 2016). Связи углерод-углерод очень стабильны, когда лигнин разлагается под действием химических веществ (Мураками и Исида, 2015).Кроме того, также существует небольшое количество эфирных связей, особенно в травах.
В молекулярной структуре лигнина имеется много активных функциональных групп, таких как бензольное кольцо, фенольный гидроксил, гидроксил спирта, карбонил, сопряженная двойная связь, и т. д. ., которые позволяют лигнину подвергаться окислению, восстановлению, гидролизу, кислотному гидролизу , сульфирование, алкилирование и другие химические реакции (Laurichesse and Averous 2014).
Извлечение лигнина из растений
Существует два основных метода выделения лигнина.Первый заключается в растворении и удалении из растений других компонентов, кроме лигнина; такие подходы обычно отделяют и извлекают лигнин как нерастворимый компонент. Продукт, полученный этим методом разделения, представляет собой в основном гидролизованный лигнин (в основном крафт-лигнин (KL)). Второй тип метода растворяет лигнин как растворимый компонент, в то время как другие компоненты (такие как целлюлоза) являются нерастворимыми для целей разделения (Yuan et al. 2013). Такие методы приводят к получению щелочного лигнина (AL), сульфоната лигнина (LS), органосольвентного лигнина (OL) и лигнина парового взрыва (SEL), и т. д. Все эти продукты получены вторым методом разделения. В таблице 2 описаны характеристики нескольких промышленных лигнинов.
Таблица 2. Типы и особенности лигнина
УГЛЕРОДНЫЕ ВОЛОКНА
Разработка углеродного волокна
Углеродное волокно — это многофункциональный линейный углеродный материал, который может обладать превосходными механическими свойствами, а содержание углерода в нем может достигать 90–99 % (Liu and Kumar 2012; Lee et al. 2014). Он обладает хорошей биосовместимостью (Menini et al. , 2017 г.) и высокой физиологической адаптируемостью (Usmani et al. 2016 г.). Композит из углеродного волокна — новый материал для имплантатов с хорошей биосовместимостью, стабильностью и надежностью. Дженкинс и его коллеги (Дженкинс и др. 1997; Дженкинс и МакКиббин 1980) продемонстрировали в экспериментах на животных, что углеродное волокно, имплантированное в живые ткани, обладает хорошей биосовместимостью и может стимулировать регенерационную способность окружающих тканей. Образовавшиеся коллагеновые волокна нормально функционируют. Их предварительное клиническое применение также дало хороший результат.
История углеродного волокна восходит к 1860-м годам. Британец по имени Дж. Свон использовал углеродную нить для изготовления лампочек раньше, чем американец Т. А. Эдисон. Лампочка, разработанная Дж. Суоном, не была практичной, потому что не могла решить вакуумную проблему лампочки. Однако он был первым, кто разработал углеродный шелк и вдохновил на изобретение синтетического волокна.Затем Т. А. Эдсон успешно применил углеродную нить накала к лампам накаливания в 1879 году и сделал ее практичной (Souto et al. 2018).
Сырье из углеродного волокна
С ростом спроса на углеродное волокно для производства углеродных волокон рассматривались многие прекурсоры, такие как полиакрилонитрил (Kim et al. 2014), асфальт (Lim et al. 2019), вискозные волокна (Wang et al. 2016a), лигнин (Meng et al. 2019), поливиниловый спирт (Mercader и др. 2012), поливинилхлорид (Liu и др. 2018a) и т.д. Из них только три основных вида сырья из углеродного волокна производятся в промышленных масштабах: ПАН-углеродное волокно (Liu и др. , 2015 г.), углеродное волокно на основе вискозы (Горина и Чеблакова, 2016 г.) и углеродное волокно на основе асфальта. волокно (Li и др. 2008 г.).
Углеродные волокна на основе ПАН с плохими механическими свойствами были впервые получены в 1959 году в Осаке, Япония, что способствовало развитию промышленности углеродных волокон.Несмотря на то, что японская компания TORAY столкнулась со многими трудностями при производстве высокопрочного и высокомодульного углеродного волокна, компания достигла лидирующих показателей в этой области в мире (Macia-Agullo и др. 2007; Jiang et al. . 2009 г.). Углеродные волокна на основе ПАН в основном производятся в два этапа. Первым этапом является производство предшественника полиакрилонитрила, который в основном включает полимеризацию мономеров и приготовление прядильной жидкости, которая затем подвергается дальнейшему прядению. Этот начальный этап имеет решающее значение в производстве углеродного волокна, поскольку качество предшественника определяет характеристики углеродного волокна. Второй этап – предварительное окисление и карбонизация прекурсора. На рис. 4 показан процесс подготовки (Юсоф и Исмаил, 2012 г.; Чжан, и др., , 2014 г.).
Рис. 4. Процессы получения углеродного волокна на основе ПАН
Пек
уступает только PAN в качестве сырья, используемого для производства углеродного волокна (Matsumoto et al. 1993). Существует два вида углеродных волокон на основе смолы. Первый вид — углеродные волокна общего назначения, изготовленные из изотропного асфальта. Другой тип — высокоэффективные углеродные волокна, изготовленные из мезофазного пека (Alway-Cooper et al. 2013; Yao et al. 2014). Углеродные волокна на основе смолы обладают более высокой теплопроводностью (Lee and Rhee 2019), лучшим тепловым расширением (Asano 2017) и большей ударопрочностью (Meehan et al. 2010), чем углеродные волокна на основе PAN.
Рис.5. Процессы получения углеродного волокна на основе пека
Мезофазный пек получают путем предварительной обработки пека или нефтяного остатка. Затем мезофазный пек подвергают формованию из расплава, термостабилизируют и дополнительно карбонизируют с получением углеродного волокна на основе асфальтенов. Стоит отметить, что получаемое углеродное волокно на основе пека меняется в зависимости от предварительной обработки. Изотропное углеродное волокно на основе пека получают путем рафинирования или модуляции, а анизотропное углеродное волокно на основе пека получают посредством термической модуляции.Конкретные условия приготовления показаны на рис. 5.
Углеродные волокна на основе вискозы были изобретены в 1950-х годах. До сегодняшнего дня древесная масса и хлопковая масса, в основном состоящие из целлюлозы, использовались для производства углеродных волокон на основе вискозы (Culica и др. 2019). В производственном процессе требуется на два этапа больше, чем при производстве углеродных волокон на основе ПАН: промывка и пропитка катализатора, что, несомненно, увеличивает стоимость производства (Paunonen et al. 2019).Однако это не влияет на незаменимое положение углеродных волокон на основе вискозы в области углеродных волокон. В дополнение к теплоизоляции и абляционной стойкости углеродные волокна на основе вискозы также используются в качестве экологических и медицинских материалов благодаря их хорошо развитой пористой структуре и простоте регулирования (Су и Ван, 2007; Горина и Чеблакова, 2016).
Таблица 3. Сравнение четырех волокон-предшественников
Прекурсоры ПАН и пека получают из нефтяных ресурсов (Rhee et al. 2017), тогда как углеродные волокна из вискозы имеют высокую стоимость и низкий выход (Su and Wang 2007; Paunonen et al. 2019). В таблице 3 приведены характеристики четырех различных классов волокон-предшественников. В условиях истощения ресурсов ископаемого топлива и усугубления загрязнения окружающей среды необходимо срочно найти возобновляемые экологически чистые ресурсы. В связи с этим повышенное внимание привлекает лигнин как возобновляемый ресурс, уступающий только целлюлозе.
Применение углеродного волокна
Углеродное волокно, если оно хорошо подготовлено, обладает многими превосходными свойствами, которые не может превзойти никакой другой материал, например, высокая прочность, высокий модуль упругости, низкая плотность, стойкость к высоким температурам, коррозионная стойкость и другие превосходные функции (Frank et al. 2012 г.) . Кроме того, материалы из углеродного волокна имеют небольшой коэффициент теплового расширения, хорошую размерную стабильность и высокую адаптируемость к внезапным изменениям условий окружающей среды (Cho et al. 2011; Поведа и др. 2012). Углеродное волокно обладает хорошими амортизирующими характеристиками, что позволяет выполнять сейсмостойкий ремонт и повышать прочность в строительстве. Углеродное волокно является анизотропным, с большой свободой проектирования, хорошими характеристиками глубокой обработки и высокой адаптируемостью к сложным конструкциям оборудования (Москалюк и др. 2015; Тане и др. 2019). Углеродное волокно представляет собой конструкционный проводящий материал с присущей ему электрической и теплопроводностью.Вследствие этих характеристик во время обработки не будет избыточного накопления тепла и перегрева.
В настоящее время углеродное волокно сформировало важную новую систему материалов и нашло применение во многих областях благодаря своим превосходным свойствам. По общим свойствам углеродное волокно занимает первое место среди пяти лучших армирующих материалов (углеродное волокно, борное волокно, волокно из карбида кремния, волокно из оксида алюминия и волокно из кевлара). Он обычно используется в качестве армирующего материала для приготовления композиционных материалов вместе с другими материалами для улучшения свойств композиционных материалов.
С развитием науки и техники расширяется и область применения композитных материалов из углеродного волокна. В настоящее время углеродное волокно стало незаменимым новым материалом в аэрокосмической (Янг и др. 2014) и военной промышленности (Янг и др. 2012). В то же время он используется для новых приложений в области гражданской промышленности (Фитцер, 1989), таких как транспорт, информация и связь, строительные материалы, производство энергии ветра и так далее.При широком применении углеродного волокна социальные и экономические выгоды будут более значительными.
ПОЛУЧЕНИЕ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА НА ОСНОВЕ ЛИГНИНА
Исследования по получению углеродных волокон на основе лигнина были начаты в прошлом веке. Впервые он был подготовлен Отани в Японии в 1965 году (Otani 1968). Он успешно изготовил углеродные волокна на основе лигнина путем сухого и мокрого прядения с использованием сульфоната лигнина в пульпе. Однако механические свойства оказались неудовлетворительными. Соединенные Штаты и другие западные страны провели предварительные исследования и обнаружили, что внутренние молекулы углеродного волокна на основе лигнина не имеют направленности, из-за чего характеристики волокон на основе лигнина ниже, чем у углеродных волокон на основе пека. Дэйв и др. 1993). Позже волокна на основе лигнина были модифицированы с помощью технологии формования из расплава, которая обеспечивает лучший метод получения высокоэффективных углеродных волокон на основе лигнина (Kim et al. 2015).
Подготовка углеродных волокон на основе лигнина в основном включает прядение, предварительное окисление и карбонизацию. Однако ключевой проблемой для получения является то, как переработать лигнин в волокна с определенной линейной плотностью и морфологией. Кроме того, механические свойства волокон необходимо поддерживать после стабилизации и карбонизации (Qin et al. 2013).
В настоящее время этапы предварительной обработки, такие как органическая модификация или смешивание с полимерами, используются для снижения хрупкости волокон на основе лигнина и улучшения их прядильной способности. Затем исходные волокна получают посредством мокрого прядения, прядения из расплава и электропрядения. Наконец, углеродные волокна получают путем последующей обработки. Процесс работы показан на рис. 6.
Рис. 6. Процесс получения углеродного волокна из лигнина
Вращение
Прядение из расплава
Прядение из расплава является наиболее распространенным методом получения углеродных волокон на основе лигнина. Его преимущества заключаются в том, что это простой процесс с высоким коэффициентом использования материалов и небольшим уровнем загрязнения окружающей среды (Huang et al. 2019). До сих пор только органический лигнин успешно формовали из расплава без обработки. Однако время, необходимое для стабилизации, слишком велико, чтобы быть реалистичным (Kadla et al. 2002). Как правило, лигнин лиственных пород легче формовать из расплава, чем лигнин хвойных пород, в то время как лигнин хвойных пород имеет более быстрое время схватывания, чем лигнин лиственных пород, из-за различий в химической структуре. Надлежащая предварительная обработка, такая как сжижение органического растворителя, смешивание с полимером и химическая модификация, может способствовать улучшению прядимости и эффективности.
Впервые Kadla et al. (2002) использовали крафт-лигнин твердой древесины (HKL) без химической модификации для центрифугирования расплава при 200 ℃, а затем получили углеродное волокно с пределом прочности на разрыв 422 ± 80 МПа и модулем растяжения 40 ± 11 ГПа после простой термообработки. .
Sudo и Shimizu (1992) использовали SEL для центрифугирования расплава при 50 ℃ после гидрокрекинга в вакууме. Однако вязкость была слишком низкой для образования нити после плавления. Было обнаружено, что свойство формования расплава значительно улучшилось после вакуумного концентрирования при температуре от 300 до 350 ℃.Затем путем предварительного окисления и карбонизации были получены углеродные волокна диаметром 7,6 мкм и прочностью 660 МПа. Однако выход углеродного волокна, полученного этим способом, составлял всего от 15,7% до 17,4%. Чтобы еще больше повысить выход углеродного волокна, Sudo et al. (1993) обрабатывали SEL фенолом для получения лигнина с хорошей текучестью. Прядильное волокно готовили формованием из расплава при 95 ℃. По сравнению с обработкой гидрокрекингом выход углеродного волокна, обработанного фенольным альдегидом, составил до 43.7%. Кадла и Кубо (2003) смешали полиэтиленоксид (PEO) с HKL для прядения из расплава, что не только улучшило характеристики формования волокна, но и снизило температуру прядения (от 160 до 232 ℃). Конечный выход углеродного волокна составлял до 45% при содержании ПЭО 5%. Содержание гидроксильных групп в крафт-лигнине хвойной древесины (СКЛ) больше, чем в ГКЛ, что облегчает его сшивание и потерю свойства плавления при нагревании. Поэтому из СКЛ труднее получить прядильное волокно в этих условиях.Впоследствии Кубо и Кадла (2005) изучили совместимость между SKL и PEO, и результаты показали, что SKL и PEO имеют не только сильные взаимодействия водородных связей, но и относительно слабые межмолекулярные взаимодействия. Основываясь на этой теории, они смешали ПЭО с СКЛ и приготовили волокна на основе лигнина путем прядения расплава. Однако было обнаружено, что температура прядения (от 220 до 240 ℃) выше, чем при смешивании ПЭО с HKL, и только когда доля ПЭО выше 37,5%, можно реализовать непрерывное вращение.Это также указывает на то, что формование из расплава SKL сложнее, чем HKL.
Кубо и др. (1996) также изучалось влияние предварительной обработки на процесс прядения из расплава, включая ацетилирование, омыление и термообработку. Результаты показали, что лигнин, обработанный ацетилированием, обладал наибольшей прядомостью. Далее было исследовано влияние молекулярной массы и растворимых компонентов на свойства плавления лигнина хвойной древесины (Kubo et al. 1998).Результаты показали, что лигнин можно было расплавить только тогда, когда его молекулярная масса была менее 3200 гмоль -1 или когда на долю легкоплавкого компонента приходилось 58,2%.
На основании этой работы Кубо предложил два направления улучшения свойств плавления лигнина. Один из них заключается в уменьшении взаимодействия фенольных гидроксилов в молекулах лигнина за счет ацетилирования, что снижает дегидратацию гидроксилов и образование поперечных связей во время нагревания. Другой заключается в увеличении доли расплавленного лигнина путем фракционирования по молекулярной массе.
Тем не менее, нет подходящих средств для улучшения свойств плавления лигнина для индустриализации. В то же время формованием из расплава можно получать только углеродные волокна общего назначения на основе лигнина, что не подходит для получения наноразмерных материалов и поэтому область их применения ограничена.
Прядение раствора
Растворное прядение — это метод получения углеродных волокон на основе лигнина с более высокими механическими свойствами (Jin and Ogale 2018).Его можно разделить на мокрое прядение и сухое прядение в зависимости от режима отверждения. Влажное прядение позволяет легко контролировать диаметр волокон, и в волокнах остается мало остаточного растворителя. Однако сухое прядение используется реже из-за большого количества пустот и остатков растворителя в волокнах. Углеродное волокно на основе лигнина с высокой прочностью на разрыв может быть получено методом сухого прядения. Zhang and Ogale (2014) получили ацетилированный лигнин, который может полностью растворяться в ацетоне путем модификации SKL уксусным ангидридом.Затем путем сухого прядения были получены углеродные волокна с пределом прочности на разрыв 1,04 ± 0,10 ГПа, и это самый высокий предел прочности на разрыв для углеродных волокон на основе лигнина, о котором сообщалось до сих пор. Однако процесс предварительного окисления занимал много времени (при скорости нагрева 0,01 ℃/мин), что делало его непригодным для крупносерийного производства.
Марадур и др. (2012) растворили лигнин и олигомер акрилонитрила в диметилсульфоксиде (ДМСО), а затем получили углеродное волокно с хорошими свойствами на растяжение путем мокрого формования и последующей термообработки. Что еще более важно, общий выход углеродного волокна, полученного этим методом, составлял до 56%, что дает новую идею для получения недорогих углеродных волокон на основе лигнина.
Лигнин необходимо модифицировать перед формованием из раствора из-за его плохой растворимости в органических растворителях. По сравнению с формованием из расплава формование из раствора имеет относительно высокую стоимость и низкую эффективность при производстве углеродных волокон на основе лигнина. Поэтому исследований по этому аспекту было относительно мало.
Электропрядение
Электропрядение — это специальная технология производства волокна, которая быстро развивается в последние годы.Когда раствор или расплав полимера распыляют и вращают в сильном электрическом поле, капля на кончике иглы превращается из сферы в конус (известный как «конус Тейлора») (Wang et al. 2016c). затем простираясь от кончика конуса, чтобы сформировать нити. Таким образом можно производить полимерные нити с наноразмерными диаметрами. Принципиальные схемы электроформования лигнина представлены на рис. 7.
Рис. 7. Принципиальные схемы электроформования лигнина
Лигнин часто смешивают с полимером для электростатического прядения из-за его плохой проводимости и растворимости (существует несколько растворителей, способных растворять лигнин).Кроме того, из чистого раствора лигнина трудно сформировать волокно во время электропрядения, в результате чего в этом процессе образуются частицы электрораспыления. Это доказано соответствующими исследованиями. Даллмейер и др. (2010) растворяли KL в растворе N,N-диметилформамида (ДМФА). Прядильная жидкость не могла получить волокнистый материал под действием электрического поля высокого напряжения. Однако и SKL, и HKL могли получать волокна с гладкой поверхностью и микронным диаметром посредством электропрядения, когда в прядильный раствор добавляли ПЭО.Это указывает на то, что способность лигнина к формованию может быть улучшена путем смешивания полимера с лигнином.
Feng and Aorigele (2009) произвели однородные волокна из смеси лигнина уксусной кислоты/поливинилпирролидона (AAL/PVP) методом электропрядения. Однако растворитель слишком быстро улетучивается при формовании, что не способствует образованию волокон. Используя трифторуксусную кислоту в качестве растворителя, Свинтерикос и Зубуртикудис (2016) приготовили методом электропрядения крафт-лигнин/полиэтилентерефталат (KL/PET) мат из углеродного волокна, который имел нанометровый диаметр и содержание углерода 94.3%.
Преимущество электропрядения заключается в том, что углеродное волокно может быть получено на наноуровне, что невозможно для методов прядения из расплава и прядения из раствора. Поэтому электропрядение часто используется для производства продукции с особыми требованиями к производительности. В то же время метод также имеет недостатки, такие как низкий выход волокна, плохая ориентация и низкая прочность (Teo et al. 2011; Lu et al. 2014). В настоящее время получение углеродных нановолокон на основе лигнина методом электроформования находится в основном в экспериментальной стадии, и для реализации промышленного производства еще предстоит решить сложную проблему.
Предварительное окисление
Предварительное окисление является следующим этапом после получения прядильного волокна. Предварительное окисление является одним из самых трудоемких и важных промежуточных процессов в производстве углеродного волокна (Dave et al. 1993; Newcomb 2016), который не только контролирует качество углеродного волокна, но и определяет выход углеродного волокна. . Целью предварительного окисления является улучшение механических свойств волокна за счет превращения макромолекулярной цепи полимера в стабильную структуру, благодаря чему предварительно окисленное волокно не расплавится и не сгорит на последующей стадии высокотемпературной карбонизации, а полученное углеродное волокно на основе лигнина сохранит морфологию волокна, а также термодинамически стабильное состояние (Гупта и Харрисон, 1997).Лигниновые прядильные волокна подвержены склеиванию и сшиванию при высокой температуре при непосредственном карбонизации. Поэтому перед карбонизацией необходимо проводить предварительную обработку окислением (Niu et al. 2011; Newcomb 2016).
Предварительное окисление обычно проводят в атмосфере кислорода при температуре от 200 до 300 ℃. Выбор скорости нагрева напрямую влияет на механические свойства углеродного волокна (Ji et al. 2007; Zhang et al. 2018). Неправильные условия процесса могут привести к недостаточному или чрезмерному предварительному окислению, что в свою очередь приведет к структурным дефектам волокон и низким механическим свойствам (Liu et al. 2018b). Следовательно, оптимальное время предварительного окисления должно быть оптимизировано в соответствии с экспериментом.
Химические и структурные изменения, вызванные термической обработкой в процессе предварительного окисления, носят сложный характер. До сих пор она не была полностью признана и понята по следующим причинам.Первая причина заключается в том, что прядильное волокно состоит из двух или более мономеров. Тип и содержание мономеров влияют на термическую стабильность прядильного волокна. Вторая причина заключается в разнообразии физической структуры агрегации, вызванной обработкой прядильного волокна, такой как диаметр, морфология кристаллов и ориентация. Третья причина заключается в том, что диффузия и реакция кислорода неоднородны в процессе термостабилизации.
На этапе предварительного окисления обычно происходит потеря ориентации.Более высокая молекулярная ориентация может улучшить механические свойства волокна. Важнейшим технологическим параметром для углеродного волокна является растяжение во время окислительной стабилизации. Исследователи из Университета Клемсона сообщили об исследованиях (Zhang and Ogale 2014), в которых сохраняется ориентация молекул за счет приложения напряжения во время предварительного окисления. Используя коммерческий СКЛ в качестве сырья, они ацетилировали сырое волокно для получения различных степеней замещения. Затем осуществляли термостабилизацию при приложенном растяжении.Результаты показали, что волокна имели очевидную молекулярную ориентацию при приложенном натяжении. Диаметр волокна стал тоньше, а прочность на разрыв увеличилась. При предварительном окислении и карбонизации прочность на растяжение волокон, обработанных без натяжения, была лишь вдвое меньше, чем у волокон, обработанных натяжением. Исследовательская группа также исследовала влияние добавления фотоинициаторов и дальнейшего УФ-облучения на свойства синтезированных ПАН и предварительно окисленных волокон (Mrales and Ogale 2013).К ПАН добавляли 1 мас.% фотогенного агента (4,4′-бис(диламино)бензофенон) и применяли 5-минутное УФ-облучение. Результаты показали, что традиционное время стабилизации термического окисления можно значительно сократить. Это указывает на то, что эти две обработки имеют потенциал для получения более молекулярно-ориентированных прекурсоров и могут сократить время термического окисления при обработке углеродного волокна.
Карбонизация
Карбонизация является важным этапом преобразования структуры и свойств углеродного волокна.Цель состоит в том, чтобы заставить материал подвергаться сшиванию, растрескиванию, конденсации и другим химическим реакциям путем нагревания в среде инертного газа, в результате чего образуется неупорядоченный слой графитовой структуры. Наконец, получается углеродное волокно с неупорядоченной структурой графита (Wang et al. 2016b).
Весь процесс карбонизации делится на две стадии: карбонизация при низкой температуре от 300 до 1000 ℃ и карбонизация при высокой температуре от 1100 до 1600 ℃.Однако характерная температура карбонизации составляет 700 ℃ (Hu et al. 2017; Salim et al. 2018), что также является пограничной температурой между низкотемпературной и высокотемпературной карбонизацией.
Исследования влияния условий карбонизации на структуру и свойства углеродного волокна показали, что относительная важность различных условий карбонизации была следующей: скорость нагрева > конечная температура карбонизации > время выдержки (Ma and Zhao 2011).В определенном диапазоне, чем ниже скорость нагрева, выше температура карбонизации и больше время выдержки, тем больше прочность на растяжение и модуль полученного углеродного волокна (Baker et al. 2012). Когда температура карбонизации превышает определенное значение, прочность на разрыв углеродного волокна снижается. Причины следующие: с одной стороны, с постепенным повышением температуры карбонизации происходит дальнейшее возбуждение неуглеродных гетероатомов (в основном N), что обогащает элементарный углерод и в конечном итоге формирует неупорядоченную слоистую графитовую структуру.В ходе этого процесса прочность углеродного волокна на растяжение постепенно увеличивается. Когда объемная плотность неупорядоченной структуры графита уравновешена предпочтительной ориентацией волокон, предел прочности при растяжении достигает своего максимального значения. С другой стороны, когда температура карбонизации достигает оптимальной температуры, большое количество элемента N выходит в виде N 2 , что увеличивает поры и дефекты волокна и дополнительно приводит к снижению прочности на разрыв.
В таблице 4 приведены сведения о получении углеродных волокон на основе лигнина различными способами.
Таблица 4. Краткий обзор получения углеродного волокна на основе лигнина
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ ВОЛОКН ИЗ ЛИГНИНА
Прочность на растяжение углеродных волокон на основе лигнина обычно составляет от 350 до 550 МПа (Mainka et al. 2015). Микронанометровые углеродные волокна на основе лигнина могут быть получены электростатическим прядением (Carrott and Carrott 2007), и чем меньше диаметр, тем выше механическая прочность.В настоящее время механическая прочность углеродных волокон на основе лигнина остается низкой из-за примесей материала и низкой молекулярной массы лигнина, что ограничивает применение углеродных волокон на основе лигнина.
Среди многих видов технического лигнина сульфатный лигнин имеет наиболее однородную структуру и высокую чистоту, поэтому его часто используют для получения углеродного волокна. Имеются также отчеты научно-исследовательских институтов и школ по получению углеродных волокон на основе лигнина из щелочного лигнина. При производстве целлюлозы и бумаги лигнинсульфонатная субструктура серьезно повреждается.При этом остается много неорганических солевых примесей со сложными компонентами, которые трудно удалить. Исходя из этого, сульфонат лигнина не подходит для получения углеродных волокон на основе лигнина. Лигнин паровой струи и лигнин органического растворителя подвергаются меньшему структурному повреждению и меньшему количеству примесей в процессе разделения и экстракции. Однако требования к условиям экстракции строгие, а стоимость высокая, что затрудняет крупномасштабное производство.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
Отсутствие четкой молекулярной ориентации лигнина является основной причиной того, что механические свойства углеродных волокон на основе лигнина ниже, чем у углеродных волокон на основе ПАН.Этот недостаток прочности ограничивает применение углеродных волокон на основе лигнина.
К сожалению, целлюлозно-бумажная промышленность стремится максимизировать извлечение лигнина-сырца без учета структурной защиты макромолекул лигнина. Чистота и методы разделения лигнина в значительной степени определяют качество извлеченного лигнина. Эти факторы следует учитывать при получении углеродного волокна из лигнина. В дополнение к правильной скорости нагрева каждый материал может иметь оптимальную температуру во время нагрева.
Лигнин – натуральное, частично окисленное вещество, требующее строгого контроля процесса прядения. Кроме того, целостность лигниновых волокон зависит от сшивающей способности волокон во время термической стабилизации предварительного окисления. Лигнин должен иметь узкое молекулярно-массовое распределение (с небольшой разницей между температурой стеклования ( T g ) и температурой размягчения ( T s )) для обеспечения равномерного увеличения молекулярной массы лигнина во время термостабилизации. окисление.Кроме того, в процессе карбонизации обеспечивается более однородная структура углеродного волокна.
На T г лигнина влияют соотношения фенилпропановых звеньев (S, G и H) и молекулярная масса, из которых влияние первого более важно. Измерение молекулярной массы затруднено, поскольку разные лигнины могут иметь разные свойства, такие как химический состав, химическая структура, степень разветвления и относительная растворимость, и т. д. На основании этого можно сделать вывод, что T г лигнина, содержащего больше S (лиственная древесина), ниже, чем у лигнина, содержащего больше G (хвойная древесина), а затем ниже, чем у лигнина, содержащего больше G и H (трава).
Исследования по оптимизации предварительного окисления и карбонизации лигнина помогают улучшить прочность углеродных волокон на основе лигнина. Следует отметить, что помимо правильной скорости нагрева каждый материал может иметь оптимальную температуру в процессе нагрева.В настоящее время технологические параметры лигнинового филамента на стадиях предварительного окисления и карбонизации соответствуют параметрам процесса получения углеродных волокон на основе ПАН, а термохимический механизм превращения совершенно иной.
Кроме того, лигнин обладает характеристиками поглощения ультрафиолета. Ультрафиолетово-видимое (УФ-видимое) испытание пленки из лигнинового волокна, полученной методом электропрядения, показывает, что пленка из лигнинового волокна, полученная электропрядением, поглощает ультрафиолетовый свет. Это демонстрирует потенциал электропрядения лигниновых пленок в ультрафиолетовых применениях.Исходя из этого, пленка из лигниновых волокон, полученная методом электропрядения, может быть непосредственно использована в области поглощения ультрафиолетового излучения без карбонизации.
Кроме того, используя преимущества существующих характеристик электропряденого волокна в форме пленки, углеродное волокно также используется в качестве нового источника питания в области суперконденсаторов, преимуществом которого является высокая емкость по весу. Без добавления проводящего материала и связующего его можно использовать непосредственно в качестве электродного материала в виде пленки.Новый метод синтеза электродов был предложен в лаборатории Ок-Риджа (Tenhaeff et al. 2014). Войлок из углеродного волокна на основе лигнина был использован в качестве электродного материала по технологии масштабируемой обработки расплава. Полученный в результате независимый электрод сравним с коммерческими анодами на основе углерода по материалам и затратам на обработку. Результаты показали, что карбонизированный войлок может осуществлять обратимое циклирование в обычном апротонном органическом электролите, а его кулоновский эффект превышает 99,9%. Эта двойная функция устраняет необходимость в больших металлических токосъемниках и полимерных клеях в традиционных конструкциях электродов.Процесс производства не только прост, но и позволяет избежать проблемы повышения сопротивления, вызванной использованием связующего, что показывает перспективность применения углеродного волокна на основе лигнина. Это не только способствует комплексному использованию ресурсов лигнина, но и способствует развитию чистой энергетики.
ВЫВОДЫ
- Можно превратить лигнин с большими запасами и высоким содержанием углерода в дешевое углеродное волокно. Таким образом, лигнин имеет большой потенциал и перспективы развития при получении недорогого углеродного волокна.
- Благодаря постоянному развитию науки и техники углеродные волокна на основе лигнина стали материалом с хорошей экономической привлекательностью и экологической устойчивостью. Исследование углеродного волокна на основе лигнина не только расширяет направление использования лигнина, но также уменьшает дефицит углеродного волокна на текущем рынке, что показывает хорошие социальные и экономические преимущества.
БЛАГОДАРНОСТИ
Авторы выражают признательность Национальному фонду естественных наук Китая (21978161), Проекту иностранных экспертов высокого уровня (GDT20186100425) и Программе академических лидеров Шэньсийского университета науки и технологий (2013XSD25).
ССЫЛКИ
Элвей-Купер, Р. М., Андерсон, Д. П., и Огейл, А. А. (2013). «Модификация техническим углеродом мезофазных углеродных волокон на основе пека», Carbon 59, 40-48. DOI: 10.1016/j.carbon.2013.02.048
Асано, К. (2017). «Термическое расширение композитов с алюминиевой матрицей, отлитых под давлением, армированных углеродными волокнами на основе ПАН и пека», International Journal of Cast Metals Research 30(6), 365-373. DOI: 10.1080/13640461.2017.1323606
Бейкер, Д. А., Гальего, Северная Каролина, и Бейкер, Ф. С. (2012). «О характеристике и превращении органически очищенного лигнина в производство недорогого углеродного волокна», Journal of Applied Polymer Science 124(1), 227-234. DOI: 10.1002/прил.33596
Бейкер, Д. А., и Риалс, Т. Г. (2013). «Последние достижения в производстве недорогого углеродного волокна из лигнина», Journal of Applied Polymer Science 130(2), 713-728. DOI: 10.1002/прил.39273
Бесте, А.и Бьюкенен, ACI (2012). «Роль миграции углерод-углерод-фенил в механизме пиролиза модельных соединений бета-O-4-лигнина: фенетилфенилового эфира и альфа-гидроксифенетилфенилового эфира», Journal of Physical Chemistry A 116(50), 12242-12248. DOI: 10.1021/jp3104694
Болкер Х.И. и Бреннер Х.С. (1970). «Полимерная структура лигнина ели», Science 170(3954), 173-176. DOI: 10.1126/наука.170.3954.173
Кэррот П. и Кэррот М. Р. (2007). «Лигнин — от природного адсорбента к активированному углю: обзор», Bioresource Technology 98(12), 2301-2312. DOI: 10.1016/j.biortech.2006.08.008
Чо, М., Джанг, Дж., и Зур, Дж. (2011). «Влияние геометрии наполнителя на коэффициент теплового расширения в эпоксидных композитах, армированных углеродными нановолокнами», Journal of Nanoscience and Nanotechnology 11(2), 1098-1102. DOI: 10.1166/jnn.2011.3111
Кулица, М. Э., Билюта, Г., Ротару, Р., Лиза, Г., Барон, Р.И. и Козери С. (2019). «Новые электромагнитные экранирующие материалы на основе композитов вискозно-углеродных нанотрубок», Polymer Engineering and Science 59(7), 1499-1506. DOI: 10.1002/pen.25149
Даллмейер И., Ко Ф. и Кадла Дж. Ф. (2010). «Электропрядение технических лигнинов для производства волокнистых сетей», Journal of Wood Chemistry and Technology 30(4), 315-329. DOI: 10.1080/02773813.2010.527782
Дэйв В., Прасад А., Маранд Х. и Глассер В. Г. (1993). «Молекулярная организация лигнина во время карбонизации», Polymer 34(15), 3144-3154. DOI: 10.1016/0032-3861(93)
-К
Дюваль, А., Молина-Буассо, С., и Шират, К. (2013). «Сравнение добавления крафт-лигнина и лигносульфонатов к материалам на основе глютена пшеницы: механические и термические свойства», Industrial Crops and Products 49, 66-74. DOI: 10.1016/j.indcrop.2013.04.027
Фехтер, К., и Хайнце, Т. (2019). «Влияние качества древесной массы на структуру карбоксиметилцеллюлозы», Journal of Applied Polymer Science 136(34), 47862-47866.DOI: 10.1002/прил.47862
Фэн Ю. и Аоригеле (2009). «Приготовление нановолокон на основе лигнина электропрядением», Paper Science & Technology 28(5), 29-32. (На китайском языке) DOI: 10.3969/j.issn.1671-4571.2009.05.008
Фитцер, Э. (1989). «Углеродные волокна на основе лотка — современное состояние и направление развития технологии с точки зрения возможностей и ограничений влияния и регулирования свойств волокна параметрами процесса», Carbon 27(5), 621-645. DOI: 10.1016/0008-6223(89)-8
Франк Э., Хермануц Ф. и Бухмайзер М. Р. (2012). «Углеродные волокна: прекурсоры, производство и свойства», Macroмолекулярное материаловедение и инженерия 297(6), 493-501. DOI: 10.1002/mame.201100406
Гао Т., Чжао Ю., Чжоу Г., Хань Ю., Чжэн Ю., Шань З., Хуэй Д., Сюй Ф. и Цю Ю. (2015). «Изготовление и характеристика трехмерных тканых композитов с углеродным волокном и кремнеземной керамической матрицей», Composites Part B: Engineering 77, 122-128.DOI: 10.1016/j.compositesb.2015.02.024
Горина В.А., Чеблакова Е.Г. (2016). «Влияние режимов активации на удельную поверхность и развитие микропористой структуры углеродных волокон на основе вискозы», Журнал цветных металлов 57(7), 734-738. DOI: 10.3103/S1067821216070087
Гупта А. и Харрисон И. Р. (1997). «Новые аспекты окислительной стабилизации углеродных волокон на основе ПАН», Carbon 34(11), 1427-1445. ДОИ: 10.1016/s0008-6223(97)00025-0
Харфуш А. , Грант К., Селиг М., Цай Д. и Мейлан Р. (2010). «Защита инноваций: интеллектуальная собственность на основе геномики для разработки сырья для биотоплива второго поколения», Recent Patents on DNA & Gene Sequences 4(2), 94–105. DOI: 10.2174/187221510793205737
Хираяма Х., Акияма Т., Кимура С., Навави Д. С., Сиафии В., Йокояма Т. и Мацумото Ю. (2019). «Влияние соотношения п-гидроксифенил/гваяцил на содержание бифенила и бета-5 в лигнинах прессованной древесины», Holzforschung 73(10), 923-935.DOI: 10.1515/hf-2019-0012
Хорхаммер, Х., Уолтон, С., и Ван Хайнинген, А. (2011). «Биоочистительный завод на основе лиственницы: предварительная экстракция и ферментация экстракта до молочной кислоты», Holzforschung 65(4), 491-496. DOI: 10.1515/HF.2011.085
Ху, З., Джин, С., Лу, В., Тан, С., Го, К., Лу, Ю., Чжан, Р., Лю, Ю. и Джин, М. (2017). «Влияние температуры карбонизации на свойства поглощения микроволн углеродными волокнами на основе полиакрилонитрила», Fullerenes Nanotubes and Carbon Nanostructures, 25(11), 637-641. DOI: 10.1080/1536383X.2017.1372751
Хуан Ю., Лю Х., Сяо К., Ван К., Чен Д. и Сунь К. (2019). «Надежная подготовка и проектирование многопористой структуры половолоконной мембраны из поли(тетрафторэтилена-со-гексафторпропилена) методом прядения из расплава и последующей обработки», Журнал Тайваньского института инженеров-химиков 97, 441-449. DOI: 10.1016/j.jtice.2019.02.010
Джафарпур Г., Ройг Ф., Дантрас Э., Буде А. и Лакабанн К. (2009). «Влияние воды на локализованную и делокализованную молекулярную подвижность целлюлозы», Журнал некристаллических твердых веществ 355(34-36), 1669-1672.DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2009.06.026
Дженкинс Д.Х.Р., Форстер И.В., МакКиббин Б. и Рлис З.А. (1997). «Индукция формирования сухожилий и связок с помощью углеродных имплантатов», Journal of Bone & Joint Surgery British Volume 59(1), 53-7. DOI: 10.1007/BF00266342
Дженкинс, Д.Х.Р., и МакКиббин, Б. (1980). «Роль гибких имплантатов из углеродного волокна в качестве заменителей сухожилий и связок в клинической практике», The Bone & Joint Journal, 62-B(4), 497-499. DOI: 10.1302/0301-620X.62B4.7430232
Цзи, М., Ван, К., Бай, Ю., Ю, М. и Ван, Ю. (2007). «Структурная эволюция волокон-предшественников полиакрилонитрила во время предварительного окисления и карбонизации», Polymer Bulletin 59(4), 527-536. DOI: 10.1007/s00289-007-0796-3
Цзян, Г., Пикеринг, С.Дж., Лестер, Э.Х., Тернер, Т.А., Вонг, К.Х., и Уорриор, Н.А. (2009). «Характеристика углеродных волокон, переработанных из композитов углеродное волокно/эпоксидная смола с использованием сверхкритического н-пропанола», Composites Science and Technology 69(2), 192-198.DOI: 10.1016/j.compscitech.2008.10.007
Джин, Дж., и Огале, А.А. (2018). «Углеродные волокна, полученные в результате мокрого прядения равнокомпонентных смесей лигнина и полиакрилонитрила», Journal of Applied Polymer Science 135(8), номер статьи 45903. DOI: 10.1002/app.45903
Кадла, Дж. Ф., и Кубо, С. (2003). «Смешиваемость и водородные связи в смесях полиэтиленоксида и крафт-лигнина», Macromolecules 36(20), 7803-7811. DOI: 10.1021/ma0348371
Кадла, Дж.Ф., Кубо С., Вендитти Р. А., Гилберт Р. Д., Компере А. Л. и Гриффит В. (2002). «Углеродные волокна на основе лигнина для применения в композитных волокнах», Carbon 40(15), 2913-2920. DOI: 10.1016/s0008-6223(02)00248-8
Ким, М.С., Ли, Д.Х., Ким, Ч.Х., Ли, Ю.Дж., Хван, Дж.Ю., Ян, К.М., Ким, Ю.А., и Ян, К.С. (2015). «Структурированные углеродные волокна с оболочковым сердечником через формование из расплава смесей отходов нефтепереработки и деревообработки», Carbon 85, 194-200.DOI: 10.1016/j.carbon.2014.12.100
Ким С., Кук Ю.С., Чанг Ю.С., Юн С., Джин Ф.Л. и Пак С.Дж. (2014). «Подготовка и характеристика бумаги из углеродного волокна на основе полиакрилонитрила», Journal of Industrial & Engineering Chemistry 20(5), 3440-3445. DOI: 10.1016/j.jiec.2013.12.032
Кубо С. и Кадла Дж. Ф. (2005). «Смеси крафт-лигнина/поли(этиленоксида): влияние структуры лигнина на смешиваемость и водородные связи», Journal of Applied Polymer Science 98(3), 1437-1444. DOI: 10.1002/прил.22245
Кубо С., Ураки Ю. и Сано Ю. (1996). «Термомеханический анализ выделенных лигнинов», Holzforschung 50(2), 144-150. DOI: 10.1515/hfsg.1996.50.2.144
Кубо С., Ураки Ю. и Сано Ю. (1998). «Приготовление углеродных волокон из лигнина хвойных пород путем варки атмосферной уксусной кислотой», Materials Science 36(7–8), 1119-1124. DOI: 10.1016/S0008-6223(98)00086-4
Лауричес, С., и Аверус, Л. (2014). «Химическая модификация лигнинов: к полимерам на биологической основе», Progress in Polymer Science 39(7), 1266-1290.DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2013.11.004
Lauwaert, J., Stals, I., Lancefield, C.S., Deschaumes, W., Depuydt, D., Vanlerberghe, B., Devlamynck, T., Bruijnincx, P.C.A., и Verberckmoes, A. (2019). «Пилотное извлечение лигнина из черного щелока и расширенная характеристика конечного продукта», Технология разделения и очистки, 221, 226-235. DOI: 10.1016/j.seppur.2019.03.081
Лебо-младший, С. Э., Гаргулак, Дж.Д., и МакНалли, Т.Дж. (2000). «Лигнин», в: Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера , John Wiley & Sons, Inc., Хобокен, Нью-Джерси, США.
Ли, Э. С., Ким, Дж. С., Ким, К. Ю., Лим, Д. Ю., и Ким, Д. Х. (2014). «Приготовление полипропиленовых композитов, армированных длинными углеродными волокнами, и их свойства», Fibers and Polymers 15(12), 2613-2617. DOI: 10.1007/s12221-014-2613-6
Ли, Дж. С., и Ри, И. (2019). «Функциональные свойства композита из углеродного волокна и раствора на основе пека в качестве тонкого верхнего слоя для бетонного покрытия», Материалы 12(17), номер статьи 2753. DOI: 10.3390/ма12172753
Ли, Н., Ву, С.П., и Лю, Ч.Х. (2008). «Исследование статического и динамического отклика проводящего композита на основе асфальта, модифицированного графитом и углеродным волокном», Key Engineering Materials 385-387, 469-472. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.385-387.469
Ли, К., Серем, В. К., Дай, В., Юэ, Ю., Найк, М.Т., Се, С., Карки, П., Лю, Л., Сью, Х.Дж., и Лян, Х. и др. др. (2017). «Молекулярная масса и однородность определяют механические характеристики углеродного волокна на основе лигнина», Journal of Materials Chemistry A 5(25), 12740-12746.DOI: 10.1039/C7TA01187C
Li, Z., Cai, Z., Zeng, Q., Zhang, T., France, LJ, Song, C., Zhang, Y., He, H., Jiang, L., and Long, J. , и др. (2018). «Селективная каталитическая адаптация звена H в травяном лигнине для производства метил-п-гидроксициннамата с использованием ионных жидкостей на основе металлов», Green Chemistry 20(16), 3743-3752. DOI: 10.1039/C8GC01252K
Liitia, T.M., Maunu, S.L., Hortling, B., Toikka, M., и Kilpelainen, I. (2003). «Анализ технических лигнинов с помощью двух- и трехмерной ЯМР-спектроскопии», Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии 51(8), 2136-2143.DOI: 10.1021/jf0204349
Лим, Т. Х., Ким, М. С., Йео, С. Ю., и Чон, Э. (2019). «Подготовка и оценка изотропных и мезофазных углеродных волокон на основе пека с использованием процесса гранулирования и непрерывного прядения», Journal of Industrial Textiles 48(7), 1242-1253. DOI: 10.1177/1528083718763774
Линдгрен Б.О., Нильссон Т., Лильефорс Т. и Сандстрём Дж. (1974). «Окисление модельных соединений лигнина диоксидом хлора и хлоритом. Реакции со стильбенами», Acta Chemica Scandinavica B 28(9), 847-852.DOI: 10.3891/acta.chem.scand.28b-0847
Лю Б., Цянь С., Дай Х. и Рен Х. (2017). «Разделение компонентов клеточных стенок крафт-целлюлозой и их использование для поглощения масла», BioResources 12(2), 3043-3056. DOI: 10.15376/biores.12.2.3043-3056
Лю Х.К., Чиен А.Т., Ньюкомб Б.А., Лю Ю. и Кумар С. (2015). «Обработка, структура и свойства углеродных волокон на основе полиакрилонитрила, содержащих лигнин и УНТ», ACS Sustainable Chemistry & Engineering 3(9), 1943-1954.DOI: 10.1021/acssuschemeng. 5b00562
Лю Дж., Шиманоэ Х., Накабаяши К., Мияваки Дж., Ко С., Чон Ю. П. и Юн С. Х. (2018a). «Приготовление изотропного предшественника пека для углеродного волокна на основе пека путем совместной карбонизации этиленового остаточного масла и поливинилхлорида», Journal of Industrial and Engineering Chemistry 67, 276-283. DOI: 10.1016/j.jiec.2018.06.039
Лю Дж., Сяо С., Шэнь З., Сюй Л., Чжан Л. и Пэн Дж. (2018b). «Исследование окислительной стабилизации полиакрилонитрильных волокон с помощью микроволнового нагрева», Polymer Degradation and Stability 150, 86-91.DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2018.02.017
Лю Ю. и Кумар С. (2012). «Последний прогресс в производстве, структуре и свойствах углеродных волокон», Polymer Reviews 52 (3–4), 234–258. DOI: 10.1080/15583724.2012.705410
Лу, В., Сунь, Дж., и Цзян, X. (2014). «Последние достижения в технологии электропрядения и биомедицинских применениях электропряденых волокон», Journal of Materials Chemistry B 2(17), 2369-2380. DOI: 10.1039/C3TB21478H
млн лет, Х.и Чжао Г. (2011). «Вариации микроструктуры углеродных волокон, полученных из разжиженной древесины во время карбонизации», Journal of Applied Polymer Science 121(6), 3525-3530. DOI: 10.1002/прил.34142
Масия-Агулло, Дж. А., Мур, Б. К., Касорла-Аморос, Д., и Линарес-Солано, А. (2007). «Влияние кристалличности углеродных волокон на их химическую активацию KOH и NaOH», Microporous and Mesoporous Materials 101(3), 397-405. DOI: 10.1016/j.micromeso.2006.12.002
Майнка Х., Хильферт Л., Буссе С., Эдельманн Ф., Хаак Э. и Херрманн А. С. (2015). «Характеристика основных реакций при превращении лигнина в углеродное волокно», Journal of Materials Research and Technology 4(4), 377-391. DOI: 10.1016/j.jmrt.2015.04.005
Марадур С.П., Чанг Х.К., Ким С.Ю., Ким Б.Х., Ким В.К. и Ян К.С. (2012). «Получение углеродных волокон из сополимера лигнина с полиакрилонитрилом», Synthetic Metals 162(5-6), 453-459.DOI: 10.1016/j.synthmet.2012.01.017
Мацумото М., Ивасита Т., Араи Ю. и Томиока Т. (1993). «Влияние условий прядения на структуру углеродного волокна на основе пека», Carbon 31(5), 715-720. DOI: 10.1016/0008-6223(93)
-x
Мацусита Ю., Сано Х., Имаи М., Имаи Т. и Фукусима К. (2007). «Фенолизация лигнина серной кислоты лиственных пород и сравнение поведения сирингильных и гваяцильных звеньев в лигнине», Journal of Wood Science 53(1), 67-70.DOI: 10.1007/s10086-006-0814-3
Михан Д.Г., Ван С. и Чанг Д.Д.Л. (2010). «Определение ударного повреждения на основе электрического сопротивления в материалах на основе цемента, армированного углеродным волокном», Journal of Intelligent Material Systems and Structures 21(1), 83-105. DOI: 10.1177/1045389X09354786
Мэн, Л.Ю., Ма, М.Г., и Цзи, X.X. (2019). «Приготовление углеродных материалов на основе лигнина и его применение в качестве сорбента», Материалы 12(7), Статья ID 1111.DOI: 10.3390/ma12071111
Менини М., Пеше П., Пера Ф., Барберис Ф., Лагаццо А., Бертола Л. и Пера П. (2017). «Биологические и механические характеристики каркасов из углеродного волокна для применения в зубных имплантатах», Материаловедение и инженерия C: Материалы для биологических применений 70, 646-655. DOI: 10.1016/j.msec.2016.09.047
Меркадер, К., Дени-Лютар, В., Джестин, С., Моги, М., Дерре, А., Закри, К., и Пулин, П. (2012). «Масштабируемый процесс формования композитных волокон ПВА-углеродные нанотрубки», Journal of Applied Polymer Science 125, E191-E196.DOI: 10.1002/прил.36308
Микконен К.С., Кирджоранта С., Сюй К., Хемминг Дж., Пранович А., Бхаттараи М., Пелтонен Л., Килпелайнен П., Майна Н. и Тенканен М. , и др. (2019). «Экологически безопасные алкидные краски, стабилизированные гемицеллюлозами древесины», Технические культуры и продукты 133, 212–220. DOI: 10.1016/j.indcrop.2019.03.017
Моралес, М.С., и Огале, А.А. (2013). «Влажное прядение, модифицированные фотоинициатором полиакрилонитриловые волокна-предшественники: стабилизация с помощью УФ-излучения», Journal of Applied Polymer Science 130(4), 2494-2503.DOI:10.1002/прил.39442
Москалюк О. А., Цобкалло Е. С., Юдин В. Е., Иванькова Е. М. (2015). «Влияние концентрации и формы углеродных наполнителей на механические свойства полипропиленовых волокон», Fiber Chemistry 46(5), 293-298. DOI: 10.1007/s10692-015-9608-y
Мураками М. и Исида Н. (2015). «Разработка новых синтетических методов, основанных на активации углерод-углеродных связей», Journal of Synthetic Organic Chemistry Japan, 73(1), 33-42.DOI: 10.5059/юкигосэйкёкайси.73.29
Навави Д.С., Сиафии В., Акияма Т. и Мацумото Ю. (2016). «Характеристики гваяцил-сирингиллигнина в реакционной древесине голосеменных Gnetum gnemon L.», Holzforschung 70(7), 593-602. DOI: 10.1515/hf-2015-0107
Ньюкомб, Б.А. (2016). «Обработка, структура и свойства углеродных волокон», Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 91, 262-282. DOI: 10.1016/j.compositesa.2016.10.018
Ню, Х., Чжан, Дж., Се, З., Ван, X., и Лин, Т. (2011). «Подготовка, структура и сверхемкость электродных материалов из связанных углеродных нановолокон», Carbon 49(7), 2380-2388. DOI: 10.1016/j.carbon.2011.02.005
Отани, С. (1968). «Подготовка волокнистых углеродных материалов», Патент Японии № 542900.
Паунонен, С., Кампури, Т., Катаяйнен, Л., Хохенталь, К., Хейккила, П. и Харлин, А. (2019) «Воздействие на окружающую среду волокон карбамата целлюлозы из химически переработанного хлопка», Журнал более чистого производства 222, 871-881.DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.03.063
Перес, Дж. М., Родригес, Ф., Алонсо, М. В., и Олиет, М. (2011). «Диаграммы время-температура-трансформация отверждения фенолформальдегидных и лигнин-фенолформальдегидных новолачных смол», Journal of Applied Polymer Science 119(4), 2275-2282. DOI: 10.1002/прил.32866
Поведа Р.Л., Ачар С. и Гупта Н. (2012). «Термическое расширение многомасштабных полимерных композитов, армированных углеродными нановолокнами», JOM 64(10), 1148-1157.DOI: 10.1007/s11837-012-0402-5
Цянь Ю., Дэн Ю., Цю Х., Ли Х. и Ян Д. (2014). «Формирование однородных коллоидных сфер из лигнина, возобновляемого ресурса, получаемого при варке отработанного щелока», Green Chemistry 16(4), 2156-2163. DOI: 10.1039/C3GC42131G
Цянь Ю., Лу Х., Лю В., Ян Д., Оуян Х., Ли Ю. и Цю Х. (2018). «Лигнин — многообещающий ресурс биомассы», TAPPI Journal 17(3), 125-141.
Ральф Дж., Пэн Дж., Лу Ф., Хэтфилд, Р. Д., и Хелм, Р. Ф. (1999). «Являются ли лигнины оптически активными?», Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии 47(8), 2991-2996. DOI: 10.1021/jf96
Ри, И., Ким, Дж. Х., Пак, С. Х., Ли, С., Рю, Б. Р., и Ким, Ю. А. (2017). «Механические и электрические свойства цементного теста, содержащего углеродное волокно на основе пека», Carbon Letters 23(1), 22-29. DOI: 10.5714/CL.2017.23.022
Салим, Н.В., Блайт, С., Крейтон, К., Нунна, С., Аткисс С. и Разал Дж. М. (2018). «Роль натяжения и температуры для эффективной карбонизации полиакрилонитрильных волокон: на пути к недорогим углеродным волокнам», Industrial & Engineering Chemistry Research, 57(12), 4268-4276. DOI: 10.1021/acs.iecr.7b05336
Сиоя, Т., Акияма, Т., Ёкояма, Т., и Мацумото, Ю. (2017). «Скорость образования промежуточного бензил-катиона из п-гидроксифенильного, гваяцильного или сирингильного ядра при ацидолизе лигнина», Journal of Wood Chemistry and Technology 37(2), 75-86.DOI: 10.1080/02773813.2016.1235587
Сингх, Южная Каролина (2019). «Растворимость лигнина и хитина в ионных жидкостях и их биомедицинские применения», International Journal of Biological Macromolecules 132, 265-277. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2019.03.182
Соуто, Ф., Каладо, В., и Перейра, младший, Н. (2018). «Углеродное волокно на основе лигнина: текущий обзор», Materials Research Express 5(7), идентификатор статьи 072001. DOI: 10.1088/2053-1591/aaba00
Вс, С.I. и Ван, С.Л. (2007). «Оптимальные условия производства абсорбентов из активированного угля. I. Влияние концентрации огнезащитного реагента», Fibers and Polymers 8(5), 477-481. DOI: 10.1007/BF02875868
Судо, К., и Симидзу, К. (1992). «Новое углеродное волокно из лигнина», Journal of Applied Polymer Science 44(1), 127-134. DOI: 10.1002/прил.1992.070440113
Судо К., Симидзу К., Накашима Н. и Йокояма А. (1993). «Новый метод модификации взорванного лигнина для получения прекурсора углеродного волокна», Journal of Applied Polymer Science 48(8), 1485-1491.DOI: 10.1002/прил.1993.070480817
Свинтерикос, Э., и Зубуртикудис, И. (2016). «Углеродные нановолокна из возобновляемых биоресурсов (лигнина) и переработанного товарного полимера [поли(этилентерефталат)]», Journal of Applied Polymer Science 133(37), ID статьи 43936. DOI: 10.1002/app.43936
Тане, М., Окуда, Х., и Танака, Ф. (2019). «Нанокомпозитные микроструктуры с доминирующим анизотропным модулем упругости в углеродных волокнах», Acta Materialia 166, 75-84.DOI: 10.1016/j.actamat.2018.12.029
Тенхаефф, У. Э., Риос, О., Мор, К., Макгуайр, Массачусетс (2014). «Очень прочные аноды литий-ионных аккумуляторов из лигнина: распространенный, возобновляемый и недорогой материал», Advanced Functional Materials 24(1), 86-94. DOI: 10.1002/adfm.201301420
Тео В.Э., Инаи Р. и Рамакришна С. (2011). «Технологические достижения в электропрядении нановолокон», Наука и технология передовых материалов 12(1), 1-19. ДОИ: 10.1088/1468-6996/12/1/11660944
Терашима, Н. (2013). «Разнообразие надмолекулярной структуры лигнина в ходе эволюции растений», Mokuzai Gakkaishi 59(2), 65-80. DOI: 10.2488/jwrs.59.65
Тянь Д., Шен Ф., Ян Г., Дэн С., Лонг Л., Хе Дж., Чжан Дж., Хуанг С. и Луо Л. (2019). «Экстракция горячей водой с последующей механической экструзией в качестве безхимического метода предварительной обработки для производства целлюлозного этанола из твердых пород древесины», Fuel 252, 589-597.DOI: 10.1016/j.fuel.2019.04.155
Усмани, С., Ауранд, Э.Р., Меделин, М., Фаббро, А., Скайни, Д., Лайшрам, Дж., Росселли, Ф.Б., Ансуини, А., Зокколан, Д., и Скарселли, М., и др. (2016). «Трехмерные сетки из углеродных нанотрубок направляют функциональное воссоединение сегрегированных спинальных эксплантатов», Science Advances 2(7), ID статьи 1600087. DOI: 10.1126/sciadv.1600087
Викунья, Р. (2000). «Лигнолиз: очень своеобразный микробный процесс», Molecular Biotechnology 14(2), 173-176.DOI: 10.1385/МБ:14:2:173
Вурал, Д., Смит, Дж. К., и Петридис, Л. (2018). «Динамика стеклования лигнина», Physical Chemistry Chemical Physics 20(31), 20504-20512. DOI: 10.1039/C8CP03144D
Ван, Дж. Ю., Ван, Р. З., и Ван, Л. В. (2016a). «Характеристики сорбции водяного пара композитными адсорбентами ACF-CaCl 2 и силикагель-CaCl 2 », Applied Thermal Engineering 100, 893-901. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2016.02.100
Ван С., Чжоу З., Сян Х., Чен В., Инь Э., Чанг Т. и Чжу М. (2016b). «Армирование углеродных волокон на основе лигнина функционализированными углеродными нанотрубками», Composites Science and Technology 128, 116-122. DOI: 10.1016/j.compscitech.2016.03.018
Ван, X., Ван, К., Хуанг, Ф., и Вэй, К. (2016c). «Морфология конуса Тейлора под влиянием различных структур коаксиального композитного сопла», Fibers and Polymers 17(4), 624-629. ДОИ: 10.1007/с12221-016-5730-6
Ян Х., Чжан Х. Х. и Ху Х. (2012). «Каркас из углеродного волокна для военного использования», Advanced Materials Research 479-481, 488-492. DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.479-481.488
Ян X., Ли Н., Линь X., Пань X. и Чжоу Ю. (2016). «Селективное расщепление ариловых эфирных связей в лигнине для деполимеризации кислым гидратом расплавленной соли бромида лития в мягких условиях», Journal of Agriculture and Food Chemistry 64(44), 8379-8387.DOI: 10.1021/acs.jafc.6b03807
Ян Ю., Пан Ю., Фэн З. и Сун С. (2014). «Оценка аэрокосмических углеродных волокон», New Carbon Materials 77(3), 1195-1195. DOI: 10.1016/j.carbon.2014.06.036
Яо Ю., Лю Л., Чен Дж., Донг Ю. и Лю А. (2014). «Улучшенные характеристики окисления пековых волокон, образованных из гетерогенной смеси пеков», Carbon 73, 325-332. DOI: 10.1016/j.carbon.2014.02.070
Юй, К., Чжуан, X., Юань, Z., Конг, X., Ци, В., Ван, В., Ван, К., и Тан, X. (2016). «Влияние уровня лигнина на высвобождение сахаров, полученных из гемицеллюлозы, в жидкой горячей воде», International Journal of Biological Macromolecules 82, 967-972. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2015.10.045
Юань, Т. К., Сюй, Ф., и Сунь, Р. К. (2013). «Роль лигнина в биоперерабатывающем заводе: характеристика разделения и валоризация», Journal of Chemical Technology and Biotechnology 88(3), 346-352. DOI: 10.1002/jctb.3996
Юсоф, Н.и Исмаил, А.Ф. (2012). «Процессы после прядения и пиролиза углеродного волокна на основе полиакрилонитрила (ПАН) и активированного углеродного волокна: обзор», Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 93, 1–13. DOI: 10.1016/j.jaap.2011.10.001
Чжан, К., Лю, Дж., Го, С., Сяо, С., Шэнь, З. и Сюй, Л. (2018). «Сравнение методов микроволнового и обычного нагрева для окислительной стабилизации полиакрилонитрильных волокон при различном времени выдержки и скорости нагрева», Ceramics International 44(12), 14377-14385.DOI: 10.1016/j.ceramint.2018.05.047
Чжан, Х., Бай, Ю., Ю, Б., Лю, X., и Чен, Ф. (2017). «Практический процесс снижения цвета лигнина: фракционирование лигнина с использованием метанола/воды в качестве растворителя», Green Chemistry 19(21), 5152-5162. DOI: 10.1039/C7GC01974B
Чжан Л., Абоагье А., Келкар А., Лай К. и Фонг Х. (2014). «Обзор: Углеродные нановолокна из электроформованного полиакрилонитрила и их применение», Journal of Materials Science 49(2), 463-480.DOI: 10.1007/s10853-013-7705-y
Чжан М., Лю В., Ню Х. и Ву Д. (2019). «Связь между структурой и свойствами углеродных волокон, полученных из смесей полиимида/полиакрилонитрила», High Performance Polymers 31(2), 168-177. DOI: 10.1177/0954008317753872
Чжан, М., и Огале, А.А. (2014). «Углеродные волокна от сухого прядения ацетилированного крафт-лигнина хвойной древесины», Carbon 69, 626-629. DOI: 10.1016/j.carbon.2013.12.015
Чжан М. и Огале А.А. (2014). «Углеродные волокна, полученные из ацетилированного крафт-лигнина хвойной древесины», Polymer Precursor-Derived Carbon, 137-152. DOI: 10.1021/bk-2014-1173.ch006
Чжоу, Дж., Чжан, Х., Дэн, Дж., и Ву, Ю. (2016). «Акрилатные полимеры с высокой температурой стеклования, полученные из биомассы, сиреневого альдегида и ванилина», Macroмолекулярной химии и физики 217(21), 2402-2408. DOI: 10.1002/macp.201600305
Статья отправлена: 10 декабря 2019 г.; Экспертная проверка завершена: 24 мая 2020 г.; Получена исправленная версия: 15 июня 2020 г.; Принято: 16 июня 2020 г.; Опубликовано: 24 июня 2020 г.
DOI: 10.15376/biores.15.3.Xu
Метод стабилизации диаметра прядения расплава углеродного волокна с шагом
на основе нейронной сети с радиальной базисной функцией
[1]
Чарльз Цин-фанг, Чжан Юйчжэнь, Ву платины и т.д. волокна большого диаметра прядения мезофазного шага при скорости сдвига [J].Новые углеродные материалы, 2001, 16 (2): 14~18.
[2]
Дачэн Ву, формование из расплава синтетического волокна [M], Пекин: Textile Industry Press, 1980.10.
[3]
Тадаюки Мацумото. Мезофазный пек и его углеродные волокна. Чистый и приложение. Chem., 1985, 57(11): 1 553~1562.
[4]
Шуанг Конг, Нейронные сети, нечеткие системы и их применение в управлении движением в [M].Хэфэй: Издательство Китайского университета науки и технологий, 2001 г. (на китайском языке).
|
Прямое формование волокон углеродных нанотрубок из синтезов химического осаждения из паровой фазы
Science публикует статью Алана Х.Уиндл и его коллеги. Было разработано множество способов синтеза углеродных нанотрубок, но их сборка в непрерывные волокна была достигнута только с помощью методов постобработки.
В своей статье г-н Уиндл говорит, что они пряли волокна и ленты углеродных нанотрубок непосредственно из зоны синтеза химического осаждения из паровой фазы (CVD) в печи с использованием жидкого источника углерода и нанокатализатора железа. Этот процесс был реализован за счет соответствующего выбора реагентов, контроля условий реакции и непрерывного извлечения продукта с помощью вращающегося шпинделя, используемого в различных геометриях.
(Наука, том 304, выпуск 5668, 276–278, 9 апреля 2004 г.)
Макроскопические сборки углеродных нанотрубок необходимы для широкого спектра применений, включая композиты, микромеханические приводы, силовые кабели, электроды и подложки для катализаторов. Значительные исследования были направлены на создание сборок ориентированных нанотрубок с целью получения хороших свойств в одном или нескольких направлениях.На сегодняшний день внимание сосредоточено на постобработке дисперсных нанотрубок путем сушки для получения пленок в сочетании с электрическими или магнитными полями. Точно так же волокна нанотрубок или смесей нанотрубок и полимеров вытягивали или формовали из растворов или гелей. Также было продемонстрировано, что нить нанотрубок может быть вытянута сухим способом из выровненной сборки на кремниевой подложке, что подчеркивает способность нанотрубок собираться в результате ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Недавно Zhu et al. сообщили об образовании нити нанотрубки длиной 20 см после пиролиза гексана, ферроцена и тиофена.Хотя в этой работе показана возможность формирования волокна непосредственно в печи, в продукте были выделены нити.
Путем механического вытягивания углеродных нанотрубок непосредственно из газовой реакционной зоны авторы обнаружили, что можно наматывать непрерывное волокно без видимого ограничения по длине. Если это волокно может конкурировать с обычными высокопроизводительными волокнами по своим свойствам, его более простой метод производства будет хвалить его как по стоимости, так и по экологическим соображениям. Ключевыми требованиями к непрерывному формованию являются быстрое производство нанотрубок высокой чистоты для формирования аэрогеля в горячей зоне печи и принудительное удаление продукта из реакции путем непрерывной намотки.
Альтернативы пальмовому маслу без вырубки лесов и с отрицательным выбросом углерода
Цитата :
Прямое формование волокон углеродных нанотрубок из синтезов химического осаждения из паровой фазы (2004 г., 12 апреля)
получено 30 января 2022 г.
с https://физ.org/news/2004-04-carbon-nanotube-fibers-chemical-vapor.html
Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения.