La fibre de carbone est un matériau structurel important. En raison de sa haute résistance, en combinaison avec un faible poids spécifique et une stabilité à l'oxydation élevée, c'est un matériau indispensable pour les industries de l'espace aérien et de la construction navale, construction, Médicament, l'industrie du sport, et d'autres secteurs de l'industrie de haute technologie.

La principale méthode de production de fibres de carbone implique le traitement thermique de fibres synthétiques obtenues à partir de polymères à base d'acrylonitrile. La qualité de la fibre de carbone finie et ses caractéristiques de résistance dépendent largement de la composition et des caractéristiques de poids moléculaire des matières premières polymères (précurseurs) à partir desquelles la fibre est extrudée. Par conséquent, les chercheurs recherchent de nouvelles compositions pour la copolymérisation, et de développer des méthodes de polymérisation efficaces qui permettent le contrôle du poids moléculaire des échantillons obtenus.

L'une des dernières réalisations de la chimie de synthèse moderne des polymères est le développement de méthodes de polymérisation radicalaire contrôlée (polymérisation radicalaire à désactivation réversible.). Les avantages incluent la possibilité de contrôler la valeur du poids moléculaire des polymères obtenus en faisant varier le rapport entre l'initiateur et le monomère, ainsi que la croissance simultanée de la chaîne fragment par fragment, ce qui se traduit par une distribution étroite des poids moléculaires.

Selon Ivan Grishin, chef du laboratoire de recherche sur la synthèse organique et les procédés radicalaires de l'université Lobatchevsky, les chercheurs de l'UNN ont cherché à développer une nouvelle méthode de production de copolymère d'acrylonitrile pour obtenir un précurseur de fibres de carbone de haute qualité qui présentent une résistance et un module d'élasticité élevés. Pour obtenir ces copolymères d'acrylonitrile, les chercheurs ont utilisé pour la première fois la polymérisation radicalaire par transfert d'atomes (ATRP), avec du bromure de cuivre comme catalyseur. En raison de l'efficacité d'initiation élevée et de la croissance de la chaîne fragment par fragment, ce procédé produit des copolymères étroitement dispersés avec des poids moléculaires spécifiés.

« À la suite de nos expériences, nous avons obtenu des échantillons avec des poids moléculaires de plus de 70 kDa et une distribution étroite des poids moléculaires, qui répond aux exigences des copolymères à transformer en fibres de carbone à haute résistance. Les avantages importants de la méthode proposée sont l'utilisation de très faibles concentrations du catalyseur (au niveau du centième de pourcent), ainsi que la vitesse élevée du processus, qui est due à l'utilisation du glucose comme activateur, ", a déclaré Ivan Grishin.

Au cours de la recherche, des copolymères ont été obtenus qui présentent un degré élevé d'homogénéité de composition, ainsi qu'une valeur de poids moléculaire et une composition prédéterminées. L'effet des comonomères sur le comportement des échantillons dans le processus de leur stabilisation oxydative a été étudié. Il est montré qu'en utilisant la composition proposée à base de trois monomères (acrylonitrile, acrylate de méthyle et itaconate de diméthyle), il est possible d'obtenir une réduction significative de l'effet exothermique dans le processus de stabilisation oxydante des précurseurs, ce qui a un effet favorable sur les propriétés mécaniques de la fibre de carbone résultante.

La méthode de composition et de copolymérisation proposée par les scientifiques de l'UNN peut être utilisée pour produire des copolymères d'acrylonitrile servant de précurseurs pour les fibres de carbone à haute résistance.