KR20140147892A - 탄화붕소의 고분자 섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄화붕소 50 내지 60중량부, 40 내지 50%의 농도를 갖는 고분자 에틸렌 에멀전 150 내지 193중량부, 37%의 농도를 갖는 염산 116중량부, 항산화제 3 내지 5중량부 및 촉매 7중량부로부터 제조되고, 2500 내지 2800℃의 고온 고압 로 및, 이어서, 내고온 스피닝 로(spinning furnace)에서 제조된 신규한 재료인 탄화붕소 고분자 섬유에 관한 것이다. 본 발명에 따라 제조된 신규한 재료인 탄화붕소 고분자 섬유는 고온 및 저온에 대한 매우 훌륭한 내성, 초강력한 내산성 및 내염기성, 우수한 신장성, 내마모성 및 충격방지 능력, 및 자외선 등에 대한 내성과 같은 성능을 나타낸다. 상기 탄화붕소 고분자 섬유는 화기 제조, 해상 사고 구조, 방화 및 소방, 방탄 및 방폭 장갑 장비, 생화학 핵 산업 처리와 같은 분야에 사용될 수 있고, 민간 분야, 우주항공 분야, 군사 분야 및 국방 분야에서 광범위하게 적용될 수 있다. 본 재료는 재이용될 수 있고, 환경을 오염시키지 않는다.

Description

탄화붕소의 고분자 섬유{HIGHLY POLYMERIC FIBER OF BORON CARBIDE}
본 발명은 고분자 섬유에 관한 것이다.
중국은 큰 힘을 가졌지만, 화학 섬유에 관하여는 강력한 힘을 갖지 못했다. 전문가의 소개 및 상관 부서의 통계에 따르면 중국의 고성능 특수 섬유의 생산량은 세계 생산량의 단지 1%이다. 현재, 세계 3대 고성능 섬유는 탄소 섬유, 아라미드 섬유 및 고분자량 중합체 섬유이다. 탄소 섬유는 아직도 실험중이고 초기 생산 단계에 있으며, 이의 제품은 내마모성 충전재와 같은 분야에서만 적용될 수 있다. 유럽 및 미국과 같은 선진국에서는 고분자량 중합체 섬유의 70% 이상이 방탄복, 방탄모, 군용 시설 및 장비의 방탄 장갑, 및 우주항공과 같은 군사 분야에 적용된다. 고성능 섬유의 개발은 한 나라의 포괄적인 힘을 나타내고, 고성능 섬유는 현대화된 강국의 건설을 위한 중요한 재료적 기본이다. 이를 위하여, 국가 이익의 면에서 볼 때 중국에서 고성능 특수 섬유의 생산 및 응용을 촉진하는 것이 특히 시급하고 바람직하다.
본 발명의 목적은 신규한 전용 재료인 탄화붕소 고분자 섬유를 제공하는 것이다.
장기적인 개발 및 수많은 반복 실험을 거쳐 신규한 재료인 탄화붕소 고분자 섬유가 발명되었다. 이 재료는 탄화붕소, 고분자 에틸렌 에멀전, 염산, 항산화제 및 촉매로부터 제조된다.
본 발명에 따른 탄화붕소 고분자 섬유는 화기 제조, 해상 사고 구조, 방화 및 소방, 방탄 및 방폭 장갑 장비, 생화학 핵 산업 처리와 같은 분야에 사용될 수 있고, 민간 분야, 우주항공 분야, 군사 분야 및 국방 분야에서 광범위하게 적용될 수 있다. 본 발명은 고온 및 저온에 대한 훌륭한 내성, 초강력한 내산성 및 내염기성, 우수한 신장성, 내마모성 및 충격방지 능력 등과 같은 성능을 나타내고, 표준 대기압하에 -170℃ 내지 2100℃의 온도에서 장기적으로 사용될 수 있다. 상기 재료는 초강력한 내산성 및 내염기성을 가지고, 상기 재료 자체는 상온 및 상압에서 가성 소다 용액에 연속적으로 30일 동안 함침되거나 염산 용액에서 연속적으로 30일 동안 함침되더라도 실질적으로 변하지 않고, 상기 재료는 신장성, 내마모성, 충격방지 능력 및 자외선에 대한 내성과 같은 우수한 성능을 가지고, 이의 섬유 강도는 동일한 절단면을 갖는 강선의 10배 이상이다. 상기 섬유는 낮은 밀도를 갖고, 수면에 떠 있을 수 있고, 상기 재료는 낮은 파단신율을 갖고 매우 강한 에너지 흡수 능력을 갖고, 이에 따라 현저한 충격방지 능력을 가진다. 상기 물질은 자외선 복사에 대한 내성을 갖고 중성자와 γ 선을 방지할 수 있고, 상기 재료는 낮은 유전 상수 및 높은 전자기파 투과율을 가진다.
따라서, 본 발명은 민간 용도, 핵 산업, 우주항공, 군사 분야 및 국방에 광범위하게 적용될 수 있다. 생성된 탄화붕소 고분자 섬유는 중국에서 동류 제품이 없는 빈자리를 채운다.
본 발명의 재료는 재이용될 수 있고 환경을 오염시키지 않는다.
본 발명은 탄화붕소 50 내지 60중량부, 40 내지 50%의 질량 농도를 갖는 고분자 에틸렌 에멀전 150 내지 193중량부, 37%의 질량 농도를 갖는 염산 116중량부, 항산화제 3 내지 5중량부 및 촉매 7중량부로부터 제조된 신규한 재료인 탄화붕소 고분자 섬유를 제공한다.
상기 탄화붕소는 w14, w20, w28 및 w40으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 탄화붕소이고;
상기 고분자 에틸렌 에멀전은 폴리에틸렌 에멀전 HA-soft80, GFN 및 85-CDIT로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 고분자 에틸렌 에멀전이고;
상기 항산화제는 다이페닐아민, 파라-페닐렌다이아민 및 다이하이드로퀴놀린, 및 그들의 유도체 또는 중합체로부터 선택되는 하나의 항산화제이다.
상기 촉매는 트리플루오로메탄술폰산 무수물로부터 선택되는 하나의 촉매이다.
본 발명은 또한 (1) 탄화붕소를 염산에 90 내지 120분 동안 함침시켜 불순물을 제거하는 단계;(2) 세정되고 건조된 탄화붕소를 2600℃의 고온 고압 용해로에 첨가하고, 생성된 용융된 탄화붕소를 내고온 스피닝 로(spinning furnace)에 첨가하여 탄화붕소 전구체를 제조하는 단계; 및 (3) 촉매를 항산화제가 함유된 고분자 에틸렌 에멀전에 첨가하고, 탄화붕소 전구체를 15 내지 30기압하에 첨가하여 무기 고분자량 중합체, 즉, 탄화붕소 고분자 섬유의 예비 생성물을 제조하는 단계를 포함하는, 상기 중량부의 원료로부터 신규한 재료인 탄화붕소 고분자 섬유를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 예비 생성물을 수산화칼슘 용액을 통해 표면 처리하고, 이어서 세정하고 건조하여 최종적으로 본 발명에 따른 탄화붕소 고분자 섬유를 수득한다.

Claims (7)

  1. 탄화붕소, 고분자 에틸렌 에멀전, 염산, 항산화제 및 촉매로부터 제조된 것을 특징으로 하는 탄화붕소 고분자 섬유.
  2. 제1항에 있어서,
    탄화붕소 50 내지 60중량부;
    40 내지 50%의 농도를 갖는 고분자 에틸렌 에멀전 150 내지 193중량부;
    37%의 농도를 갖는 염산 116중량부;
    항산화제 3 내지 5중량부; 및
    촉매 7중량부
    로부터 제조된 것을 특징으로 하는 탄화붕소 고분자 섬유.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄화붕소가 w14, w20, w28 및 w40으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 탄화붕소인 것을 특징으로 하는 탄화붕소 고분자 섬유.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고분자 에틸렌 에멀전이 폴리에틸렌 에멀전 HA-soft80, GFN 및 85-CDIT로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 고분자 에틸렌 에멀전인 것을 특징으로 하는 탄화붕소 고분자 섬유.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 항산화제가 다이페닐아민, 파라-페닐렌다이아민 및 다이하이드로퀴놀린, 및 그들의 유도체 또는 중합체로부터 선택되는 하나의 항산화제인 것을 특징으로 하는 탄화붕소 고분자 섬유.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 촉매가 트리플루오로메탄술폰산 무수물로부터 선택되는 하나의 촉매인 것을 특징으로 하는 탄화붕소 고분자 섬유.
  7. (1) 탄화붕소를 염산에 90 내지 120분 동안 함침시켜 불순물을 제거하는 단계;
    (2) 세정되고 건조된 탄화붕소를 2500 내지 2800℃의 고온 고압 용해로에 첨가하고, 생성된 용융된 탄화붕소를 내고온 스피닝 로(spinning furnace)에 첨가하여 탄화붕소 전구체를 제조하는 단계; 및
    (3) 촉매를 항산화제가 함유된 고분자 에틸렌 에멀전에 첨가하고, 탄화붕소 전구체를 15 내지 30기압하에 첨가하여 무기 고분자량 중합체, 즉, 탄화붕소 고분자 섬유의 예비 생성물을 제조하고, 예비 생성물을 수산화칼슘 용액을 통해 표면 처리하고, 이어서 세정하고 건조하여 최종적으로 탄화붕소 고분자 섬유를 제조하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 신규한 재료인 탄화붕소 고분자 섬유를 제조하는 방법.
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