Способ получения органического ферромагнетика

Способ получения органического ферромагнетика

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Способ включает пиролиз органического соединения в вакууме при 900-1000°С в магнитном поле напряженностью 15-100 кЭ при ступенчатом повышении температуры с 200°С через 50-100°С и выдержкой на каждой ступени 1-3 ч. В качестве органического ферромагнетика используют лолиакрилонитрил. Полученный ферромагнетик характеризуется средней намагниченностью насыщения 15,2-70,0 Гс/. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4678999/02 (22) 09.03,89 (46) 15.06,92. Бюл. № 22 (71) Ташкентский государственный университет им. В.И.Ленина (72) И.К,Исраилов, Ю.А.Катулевский, М.А.Магрупов и А,А.Муминов (53) 621.318,122(088.8) (56) Патент Великобритании ¹ 1457508, кл, D 01 F 9/22, 1976, Чувыров А.А., Милякин Т,В. Тезисы докладов Международной конференции

"Элорма-87". Ташкент, 1987, с. 112, 205, Изобретение относится к области магнитных материалов, в частности к способам получения органических ферромагнетиков. которые могут быть использованы в электро- и радиотехнике, приборостроении для создания радиопоглощающих материалов, материалов магнитной записи информации, магнитных аттенюаторов, переключателей, фазовращателей электромагнитного поля.

Известен способ пиролиза полиакрилонитрила (ПАН), в котором для увеличения выхода продукта производится нагрев до

600-700 С с выдержкой при этой температуре и последующим нагревом до 10003000 С.

Известен способ получения органического ферромагнитика взрывной полимеризацией бирадикальных диацетиленовых мономеров, Недостатком этого способа является малый выход целевого продукта (3%) при его низкой намагниченности насыщения Js (Js< 0,02 Гс/г).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому ре. Ы» 1741182А1 (я)з Н 01 F 1/10, D 01 F 9/02 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ФЕРРОМАГНЕТИКА (57) Способ включает пиролиз органического соединения в вакууме при 900-1000 С в магнитном поле напряженностью 15-100 кЭ при ступенчатом повышении температуры с

200 С через 50-,100 С и выдержкой на каждой ступени 1-3 ч. В качестве органического ферромагнетика используют полиакрилонитрил. Полученный ферромагнетик характеризуется средней намагниченностью насыщения 15,2-70,0 Гс/. 2 табл. зультату является способ получения органического ферромагнетика пиролизом поливинилхлорида (ПВХ) в вакууме при температуре до 1000 С.

Известный способ характеризуется малым выходом целевого продукта (с3%) при его низкой средней намагниченности насыщения )3 = 2 Гс.г).

Цель изобретения — повышение магнитных свойств и выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу проводят пиролиз органического соединения в вакууме в интервале температур 900-1000 С, причем в качестве органического соединения используют полиакрилонитрил (ПАН), а его пиролиз осуществляют в магнитном поле напряженностью

15-100 кЭ при ступенчатом повышении температуры с 200 С через 50-100 С и выдержкой на каждой ступени 1-3 ч, ПАН для пиролиза получают высушиванием концентрированного раствора ПАН в органическом растворителе, например в диметилформамиде.

1741182

Граница ступенчатого повышения температуры 200 С определяется из следующих сообра>кений. При температурах больше 200"С начинается интенсивное испарение молекул (деструкция) полимера, в результате че. о наблюдается резкое уменьшение выхода продута пиролиза (табл. 1, серия 12-20) При температурах ниже 200 С происходит увеличение энергoaa1рат и вр8мени синтеза, оставляя выход продукта и его магнитные свойства практически без изменения. Образование магнитной фракции начинается с предельной температуры пиролиза > 600ОС (табл, 1, серия 1) и никак не связано с гр-;:íèöåé с-1,:пoH 101 >ro пов,;—

0 шения Гемпеоатурь: 200 1

Выбор 81 емени выдержки 1-3 1 и интер

Бала изменений 81иперагуоы 50 100 1 Оп сшиваниil м8>кду собои !oiiекул по>1имера, ко тооы;> Г1 Оепятст;=.»!8 f их дес; рук(> ии, H f>1 боо времени Bb;:,>fëoõf:.и f,!f88; ч. а также интервала изме 1ения темг1ературы более

100 С приводи-, к резкому уменьшению выхода продукга пиролиза. Увеличение времени выдержки выше 3 ч, а также уменьшение интервала измebfef«l темп"-.;,Bòópь: мепсе

50 С привод1!T K неоправда1н ному увел иче

НAfo ЭН8РГO ВТРВ! и 808МЕНИ СИНТеэа, ОСI аВ ляя неизменнь1ми выход продукта и его магнитные свойства (табл. 1, серия 6-11).

Ма1нитнае поле, вызывая направлен-. ную Ориентацию маГнитных моментов молекул в процессе пиролиза, способствует улучшению магнитиbfx характеристик к0 нечного продукта Г;иролиза не изменяя его выхода (табл. 1, серия 1-5).

B магн1!T!кений, Сильные магнитные поля (Н: 100. кЭ) создаются только импульсными методами, При пиролизе в импульсном магнитном поле соленоид, внутри которого создается магнитное поле, находится в высокотемпературной зоне (до 1000 С), что обуславливает з11ачительные технические труднослги (исключение электрического пробоя, использование спец. латериалов и пр.) в реализации предлагаемого способа, вследствие чего при Н > 100 кЭ теряются его преимущества, Выбор предельной температуры пиролиза 1000 С включительно обусловлен теми же причинами, что и в известном техническом решении. Если предельная температура пиролиза выше 1000 С. то происходи1 графитизация продукта, резко падает е;о выход и сильно ухудш 10тся его MacHvirHbf8

Г

:> г1 г

55 свойства (табл. 1, серия 3-5), При понижении предельной температуры ниже 900 С хотя выход целевого продукта и-возрастает, однако его магнитные свойства ухудшаются (табл, i, серия 1-3). Так, при температуре пиролиза 600 С (табл. 1, серия 1) намагниченность насыщения целевого продукта (0,11-0,40 Гс/г) становится ниже, чем получаемого известным СГ1особом (1,8 Гс/г), Совокупность примеров реализации режимов, отраженных в формуле изобретения, для одной и той же исходной массы

ПАН 10 r представлена в табл. 1, Пример 1 (серия 3). Берут 10 r

18хнического ПАН и растворяют в 25 мг диметилформамида, Раствор в кварцевом .игле помещают B вакуумный сушильный шкаф и высушивают при 40 С и при откачке

ДО -,OÑTOßÍHÎ!c МаССЫ, ЗатЕМ КВаРЦЕВЫй тИгель с веществом помеща1от в вакуумную печь, где обеспе 1ивается вакуум (<10 ????????), ??????????,????????????10 ?????????? ???????????????? ??????????????????1????????, ???????????????????? ?????????? ?????? ???????? ???????????????????????????? ?? = 17 ????, ?? ???????????????????? ?????????????? ???? 200 ??. ???????????????? ?????????????????????? ?????? ???????? ?????????????? ?????? ?? ?????????????? 1 ??. ?????????? ???????????????? ??arp???? ?? ?????????????????? " ?? ?????????? ???????????? 100 ?? ?????????????????????? ".000 ????????????????????????, ???????????????? 2,0 ?? ???????????????????? ??????????????????, ???????????????? ????????????10 ?????????????????????????????? ?????????????????? ,1?? =19 ????>

Пример 2. (Серия 9). Берут 10 г ПАН и, г1роводя операции как в примере 1, но с вылержкой 3 ч через каждые 50 С в магнитном поле 50 кЭ, получают 2,15 r магнитного материала, имеющего,4 = 52 Гс/г.

Установлено (табл. 1, серия 1-5), что магнигное поле влияет только на магнитные характеристики продукта пиролиза, не изменяя его выхода. В TG же время ин гервал изменeíèÿ температуры и время выдержки не влияю на магнитные свойства, а приводят.лишь к изменению выхода целевого продукта (табл. 1, серия 6-11), Поэтому примеры

HB все остальные промежуточные случаи дл1я предельной температуры пиролиза

1000 С не представлены, а могут быпгь легко получены из серий 3,6-11 табл, 1, Максимально достигнутые предложенным способом значения магнитных параметров и вь1хода продукта пиролиза Г1АН представлены в примере 3.

Пример 3. Берут 10 г ПАН и, проводя операции как в примере 1, но с выдержкой

3 ч через каждые 50 С в магнитном поле

100 кЭ, получают 2,15 г магнитного материала, имеющего Js = 70 Гс/г.".,спользуют импульсное магнитное поле с длительностью импульсов 10 мкс и частотой следования 1 Гц;

1741182

Г.

Магнит

Вы код коне чно Средняя наСерия

Граница ступенчатого дредельнап температура пиролиза, С

Интсраап изменения температуры, С

Время сыдеряки при данной температуре, нос поле, кЭ магничен ность насыго продукта, г повыше ния темщения конечного продукта, Гсlг пературы, ОС

1 е

1 (2

17

17

1г

50 !

17

17

50

3,2

0,4

0,2

0,15

0,11

011

60 зв

16

14,3

14,2

52

19

17,1 !

7,0

62

17

15,2

I5,0

l2,1

7,4

5 0

4,!

4,0

200

900 100

2,3

3 200

1000

100

2,0

4 200

1100 100

5 200

1200

100

1,2

200

1000

75 l 00

12550

0,5

l,0 е

1,75,7

1 с

1,О

Поскольку в прототипе приведены характеристики органического ферромагнетика на основе ПВХ, то проведено сравнение характеристик органического ферромагне- 5 тика этого же состава, полученного известным и предложенным способом.

Совокупность примеров реализации режимов, отраженных в формуле изобретения для случая одной и той же массы исходного 10

ПВХ, представлена в табл: 2.

Максимально достигнутые предложенным способом значения магнитных параметров и выхода целевого продукта при использовании ПВХ отражены в примере 4. 15

Пример 4 (серия 3), Берут 10 г ПВХ и в присутствии щелочи (КОН) осуществляют дегидрохлорирование при 120 С в течение

48 ч. Полученный продукт (полиацетилен) тщательно отмывают от щелочи, помеща- 20 ют в кварцевый тигель и высушивают при

40 С и при откачке до постоянной массы.

Проводя остальные операции как в примере 1, но с выдержкой 3 ч через каждые 50 С в магнитном поле 100 кЗ, получают 0,27 25 г магнитного материала, имеющего Js =

=9 Гсl г, Пример 5 (серия 3). Проводя те же операции, что и в примере 4, но без магнитчого поля, получают 0,27 г магнитного мате- 30 риала, имеющего Js = 1,8 Гсlг. Последние два значения использованы далее в качестве характеризующих материал прототипа, 1 200

Из примеров 4-5 видно, что реализация предлагаемого способа для случаях ПВХ позволяет максимально увеличить среднюю намагниченность насыщения в 5 раз при одинаковом выходе продукта по сравнению с прототипом.

Из примеров 3.5 следует, что реализация предлагаемого способа (используется

ПАН) по сравнению с прототипом (используется ПВХ) позволяет получить следующие преимущества: увеличить выход целевого продукта = в 8 раз, что составляет 21,5% от массы- исходного материала; увеличить магнитные характеристики целевого продукта в 38,9 раз; повысить технологичность процесса за счет исключения длительной обработки щелочью исходного продукта с последующей тщательной его промывкой от щелочи.

Формула изобретения

Способ получения органического ферромагнетика, включающий пиролиз органического соединения в вакууме при

90-1000 С, отличающийся тем, что, с целью повышения магнитных свойств и выхода целевого продукта, в качестве органического соединения используют полиакрилонитрил, à его пиролиз осуществляют в магнитном поле напряженностью 15100 кЭ при ступенчатом повышении температуры с 200 С через 50-100 С и вьдержкой на каждой ступени 1-3 ч. а блица!

1741 182

{1рс>до>с>ссс»сие табл.!

1 1 2 (3 ) 6 I / ) 8

5?.

?,1

2,!

2,06

2,0

1,6

1,0

2>13

2,I3

2,!

7,1

1, /

1,1

?,15

2,15

7,13

2,12 >,8

1,12

2,15

7., 15

>,13

?,12

1,8

1,1 г

2,1 >

1000

200

{ООЮ

8 200

52 >О

1000

9 200

r Q

1000

10 200

)7! ооо!! 200

lOOO

50!

000 75 с

50

ICCQ 100

I Q >0

1000

50

1000

50

100

1(lQ0

50

l Q00

50

-! r5

1000

50

1 00

1000

12 300

250

200

150

100

50!

3 300

250

200

150

100

I ч 300

210

200

150

100

50!

5 300

250

200

150!

50

16 300

250

20>i

150

100

I / 300

25Q

200

150

I00

5о

18 300>

250

200

I гоо

100 с 0

I8 300

250

2ОО

1ОС оо

20 300

250

200

15С

100

r5Q

/5

/5

25 г д

?г

i 2 r5

?5

".5

) .>

? г!

i,l

),I

2,!

2,1

О, I

0,8

2,06

?,СС

),06

2,06

0,08 с,?

)., Q

? О

7,0

r, G,li

? >3

2,13

2,13

",13

0,8

2,!

2,!

2, 2,1 !

J, I

ri ,1 >

?,i

2,1

2,i

0>11 о,83

2,15

2, 1 > т,15

7,15

0,1

0,81

2,13

2,13

2,13 с,!

Q>8

2,12

2 >12

2>12

2,. 12

1741182

Таблица2

Дополмитсльныс матери п>ы (п<>ливмнмпхл»ри/>1

Средняя намагниченность насыщения продукта, Гс/г юыкод конечноНагнитюр выдермки при даннои

>емпсратуре, ч

Интарвал изм»мания тем по I» " туры, С

Предельнап температуры пиропиза> С

Граница ступенчатого повыщсния температуры, С

Серия нос м>" лс, к

1 го продукта,г

200

0,25

1000

0,26

1000 50

2 200

0,27

1 000

3 200

0,24

1000

4 200

0,25

1000

200

0,255

7.>

1000

Ь 200

0,23

100

IЮЮ0

7 200

0,24

100

1000

8 200

0,25

100

1000

9 200

45

Составитель Э.Залманова

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор М.Бандура

Заказ 2088 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/ 5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10

17

1г

17

-0

1/

100 0

l7

17

I5

17

l00

1/

1\

1/

17

9>0

7 ° 3

2,3

1 9

1,8

9,0

7,2

2,3

1,9

1,8

9,0

7,3

2,3

1.9

1,8

9,0

7>3

2,3

1 ° 9

1,8

9,0

7,3

2,3

1,9

1,8

9,0

7,3

2,3

1,9

1.8

9,0

7,3

2 .3

I,Ч

1,8 о,p

7,3

2,3

1, I

1,8

9,0

7,3

2,3

l,9

1,8