Типы углеродных волокон

В Англии [12] вырабатываются два типа углеродного волокна — высокопрочное и высокомодульное. Высокопрочное, процесс получения которого заканчивается на стадии карбонизации, имеет прочность 280—315 кг /мм и модуль Юнга порядка 25-10 кгс/мм . При графитации высокопрочного волокна возрастает модуль и уменьшается прочность. Полученное волокно, названное высокомодульным, имеет прочность 175—210 кгс/мм и модуль Юнга 35-103—40-103 кгс/мм2. [c.134]

Исходное сырье Тип углеродного волокна Прочность, кгс/мм2 Модуль Юнга, КГС/ММ2 Литературные источники [c.272]

Обычно углеродные волокна разделяют на два основных типа волокна с высокой прочностью и волокна с высокой упругостью. В производстве, главным образом, изготовляют волокна высокой прочности. Прочность этих волокон на начальной стадии разработок составляла 2,5 ГПа. За счет усовершенствования технологии (предварительной обработки, придания волокнам огнестойкости, карбонизации и завершающей обработки) прочность была повышена, например, для обычного материала до 3,5 ГПа. [c.70]

В последние десятилетия созданы новые типы волокон для получения волокнистых композиционных материалов. Среди них особое место занимают углеродные волокна (УВ). [c.182]

При создании материалов, работающих в условиях высоких температур и больших динамических нагрузок, целесообразно использовать в качестве наполнителя углеродные волокна или их филаменты, обеспечивающие существенное упрочнение композиции и более равномерное распределение компонентов шихты [1—3]. В качестве связующих целесообразно использовать термореактивные полимеры фуранового ряда, имеющие высокую термическую и химическую стойкость и большой пиролитический остаток 1[4, 5]. При изготовлении композиций из термореактивных смол с порошкообразными наполнителями смолу обычно растворяют в органическом растворителе и в раствор вводят катализатор отверждения ионного типа. После удаления растворителя, например ацетона, образующуюся твердую массу дробят и формуют. В случае использования углеродных фила-ментов применение ацетонового раствора полимера нежелательно из-за неизбежного разрушения филаментов при дроблении твердой массы. [c.206]

В кратком изложении технология УПА-3 сводится к вязке на обычных вязальных спицах из высокомодульного углеродного волокна серии эластичных волокнистых каркасов типа женской юбки, а затем высокотемпературного их уплотнения и связывания в единую трехмерную структуру будущего сопла. [c.155]

На заводе было организовано и промышленное производство высокомодульного углеродного волокна типа ВМН и ВПР-19с, для чего конструкторскому отделу НИИграфита пришлось разра- [c.164]

Наша же задача была уже по объему, но сложнее по исполнению — получая ПАН-волокно и вискозу от Минхимпрома, самим производить углеродные волокна и ткани и затем на их основе создавать композиционные материалы типа углерод-углерод , в первую очередь для использования при высоких температурах. [c.234]

В соответствии с трехмерной моделью структура волокон типа Мод-мор-1 из ПАН-волокна состоит из оболочки, ядра и расположенного между ними слоя с сотовой структурой. Оболочку образуют кристаллиты, которые имеют внутренние раковины, а также внутренние и поверхностные трещины. Предварительная обработка исходного волокна длн уменьшения в углеродном волокне дефектов и несовершенств кристаллической структуры должна привести к повышению прочностных свойств волокна. [c.237]

В работе приведены расчеты электронных структур некоторых возможных типов углеродных волокон, построенных из полусфер молекулы Сбо- Показана особая легкость построения винтовых волокон без каких-либо искажений. Дисперсионная энергия волокна состоит из одномерных энергетических полос, которые получены расчленением двумерной дисперсионной энергии фафитового слоя. Такая процедура справедлива и для случая волокна, состоящего из хиральных молекулярных звеньев. Нестабильность, найденная в целом для одномерных энергетических полос, в значительной степени подавляется особой природой дисперсионной энергии двумерного фафита вблизи уровня Ферми. В рамках простой модели сильной связи показано, что некоторые волокна стабильны по отношению к возмущениям одномерной энергетической полосы и к смещению ст- и, т-полос, обусловленным кривизной спирали волокна. [c.54]

Ниже перечислены основные типы рассмотренных волокон, формы, в которых они применяются, и методы формования. Сюда же включены и не рассматривавшиеся выше детально углеродные волокна, которым предрекают большое будущее. [c.288]

Углеродные волокна [27, 28]. Процесс получения углеродных волокон из органических волокон состоит из двух основных стадий карбонизации при 900 —1500° С и графитации при 2600—2800° С. В зависимости от типа исходного сырья, которое подвергается карбонизации, углеродные волокнистые материалы могут быть получены в форме нити, жгута, войлока, ленты, ткани. Волокна делятся на изотропные и анизотропные. Анизотропные волокна получают из высокоориентированных материалов с развитой системой фибрилл. Фибриллы углеродного волокна образованы турбостратными кристаллитами, которые связаны друг с другом через базисные плоскости аморфным углеродом. В изотропном углеродном волокне, которое изготавливается из фенольной смолы или нефтяных пеков, размеры [c.27]

Углеродные волокна, используемые в композициях со смолами для изготовления армированных пластиков, характеризуются высокой разрывной прочностью и жесткостью. Их получают из специальных марок полиакрилонитрильных волокон путем трехступенчатой термической обработки по строго определенному режиму во все более жестких условиях. На первой стадии полиакрилонитрильное волокно нагревают на воздухе при температуре 200—300°С, одновременно вытягивая его для поддержания высокой степени ориентации макромолекул. Окисленное волокно подвергают карбонизации в атмосфере инертного газа с повышением температуры до 1500 °С и в заключение проводят графитацию волокна при температуре до 2500—3000 °С. Природа протекающих при этом химических реакций сложна и пока еще плохо изучена. На первой стадии в полимер вводится кислород и волокно становится устойчивым к термической деструкции. Для этого промежуточного материала было предложено несколько структур, большинство которых основано на представлении об образовании многоядерной системы лестничного типа с непрерывным увеличением числа сопряженных двойных связей (и, следовательно, углублением окраски) в ходе окисления. В состав этой системы входят звенья 85 —87. [c.352]

Свойства углепластиков прежде всего определяются свойствами углеродного волокна. Как видно из табл. 3, в зависимости от типа волокна характеристики композита могут существенно меняться. [c.172]

Точный расчет прочности композита по формуле аддитивности в случае металлической матрицы затруднен, так как прочность углеродного волокна в ходе получения композита падает, В табл. 11 приведены значения прочности композитов на основе различных типов волокон и матриц, а также коэффициенты использования прочности, рассчитанные по прочности исходных волокон (Л) и волокон (В), выделенных из композита. Данные табл. 11 позволяют сделать вывод, что, за исключением композитов, полученных пропиткой под давлением, все композиты характеризуются коэффициентом реализации более 80%. Исследование показало, что увеличение длительности контакта между волокном и расплавом металлической матрицы при получении композита повыщает прочность связи углеродное волокно—металл., Однако этот, в общем положительный, факт приводит к ограничению размеров критической трещины при разрущении композита, которая может достигать величины порядка нескольких диаметров волокна. В этом случае композит теряет пластичность и становится хрупким. [c.185]

Наряду с традиционными типами волокон будет организовываться выпуск химических волокон со специфическим комплексом свойств. К ним относятся углеродные волокна, синтетический корд, высокомодульные, негорючие и термостойкие волокна, электропроводящие, хемосорбционные, полые волокна. [c.19]

Полиэфирная смола и углеродное волокно типа 1 [c.114]

Эпоксидная смола и углеродное волокно типа 2 [c.114]

Корреляция между межслоевой прочностью при сдвиге композиционных материалов на основе углеродных волокон и модулем упругости волокон (рис. 2.59) [ПО] отражает важнейший недостаток углеродных волокон. В общем случае сдвиговая прочность композиционных материалов снижается с повышением модуля упругости углеродных волокон (степени их графитизации). Это частично обусловлено тем, что поверхность низкомодульных высокопрочных (тип 2) углеродных волокон — открытая и высокопористая, тогда как поверхность высокомодульных (тип 1) волокон — более гладкая. Пористость волокон вызывается выделением летучих продуктов пиролиза, количество которых уменьшается в процессе графитизации с одновременным повышением регулярности кристаллов в результате протекания диффузионных процессов. Другим важным фактором, определяющим сдвиговую прочность этих материалов, является способность полимерного связующего смачивать поверхность углеродных волокон. Низкомодульные углеродные волокна имеют более высокую поверхностную энергию из-за наличия большого количества химически активных групп. Количество этих групп уменьшается при повышении температуры карбонизации, и они практически исчезают при графитизации. Для решения проблемы низкой сдвиговой прочности композиционных материалов на основе углеродных волокон было проведено большое число исследований по повышению адгезионной прочности сцепления волокон с матрицей без снижения прочности волокон. При этом использовали два основных способа — повышение шероховатости поверхности волокон для обеспечения их лучшего механического сцепления с матрицей и создание химических связей между волокнами и матрицей (аналогично применению аппретов в стеклопластиках). Оба эти способа заключались в окислении поверхности углеродных волокон [c.122]

Для удобства сравнения коэффициентов теплопроводности в продольном направлении композиционных материалов на основе рубленых волокон с показателями для композиционных материалов на основе непрерывных волокон их свойства также приведены на рис. 7.10. Для обоих типов углеродных волокон ксь материалов на основе рубленых волокон отличается менее чем на 25% от аналогичной величины для материалов на основе непрерывных волокон. Из этого следует, что для материалов с непрерывными н рублеными волокнами характерно большое число контактов волокно — волокно и вполне удовлетворительная ориентация волокон в одном направлении, что подтверждается достаточно высокими механическими показателями таких материалов. [c.309]

УВ впервые были получены Эдисоном еще в 1882 г. Они длительное время применялись в электрических лампах накаливания, но с появлением вольфрамовых нитей УВ потеряли значение в этом направлении. Интерес к ним, появившийся в бО-е годы, обусловлен тем, что в отличие от стеклянных (а также органических) волокон они обладают весьма высоким модулем у-пругости, специфическими тепло- и электрофизическими свойствами. Уже сейчас по своей удельной прочности углеродные волокна в качестве армирующих материалов успешно конк-урируют с другими типами волокон. [c.58]

Сорбционные методы с использованием углеродных материалов нашли широкое применение для очистки сточных вод от органических примесей, что позволяет решить ряд экологических проблем. Одним из факторов, регулирующим сорбшюнный процесс, являегся потенциал углеродного материала. Это позволяет подбирать условия извлечения примесей из растворов и восстановления поглотительной способности сорбента. В связи с этим изучены электрохимические свойства различных типов углеродных волокон (ткань, войлок, жгут). Показано, что по сравнению с фанулированными углями, волокнистые материалы являются более перспективными электродами, так как поляризуются более равномерно. Доказано также, что в отличие от тканей и войлоков, жгутовое волокно заряжается более эффективно. [c.208]

В двенадцатой пятилетке МЭЗ, как и другие заводы, начинал ощущать приближение крутого перелома, но в первые три года объем производства уникальных материалов для новейших отраслей техники, а у нас в стране это были уже только оборонная и авиакосмическая, продолжал расти. Был освоен выпуск новых типов углерод-углеродных материалов Грауриса , Карбоксилара , материала наконечников новых скоростных ракет марки 4КМСЛ. О возможностях последнего материала — трехмерно армированного из углеродного волокна, связанного и уплотненного исковым коксом путем термообработки при больших давлениях и температуре, будет рассказано при изложении истории развития НИИграфита. Его производство было организовано взамен ана- [c.170]

Было освоено производство труб из обожженного материала АТМ-1 для технологии силицирующего обжига и для получения заземляющих электродов из АТМ-1. Началась отработка корпусов насосов, армированных углеродным волокном. Для изготовления блочной химаппаратуры было организовано производство графитовых блоков больших габаритов, полученных по технологии типа материала МГ-1, производившегося на МЗЗе и ЧЭЗе, но имевшего существенные отличия и названный поэтому ЗХП (заготовки холодного прессования). В этой работе заводу оказал существенную помощь научный сотрудник НИИграфита В.А. Черных. [c.173]

Так как производство графитированных электродов вернулось в 1981 г. к уровню 1973 г., а производство угольной продукции и углеродных масс даже упало, весь рост объемов был обеспечен конструкционным графитом. Его выпуск вырос с 13,6 млн. руб. в 1973 г. до 48,5 млн. руб. в 1981 г., или более чем в три с половиной раза. Использование графитированных заготовок для этих целей увеличилось только вдвое — с 13 до 24 тыс. т. А это говорит о структурных изменениях в его составе увеличении доли мелкозернистых графитов типа АРВ и ЭВП, МГ-1, силицированных графитов, низкомодульного углеродного волокна. И, наконец, большое количество заготовок уходило на изготовление блоков и колец РБМК. Доля конструкционных материалов в выпуске завода составила в 1981 г. ровно две трети — 66,7%. [c.189]

В 1982 г. в блоке № 6 были введены мощности по производству трехмерного углерод-углеродного материала КИМФ. Разработки такого типа материалов велись одновременно двумя научно-технологическими организациями — НИИграфитом и Харьковским физтехом. И первым создал технологию физтех. Это ювелирная и остроумная технология. Сформированный вручную на спицах цилиндр из углеродного волокна имеет центральное небольшое отверстие, через которое пропускается молибденовый стержень. Он является нагревателем, температура на котором постепенно, по программе, повышается. Таким образом, в теле заготовки создается поле температур, где подаваемый в печь обычный природный газ, пиролизуясь, отлагается в виде пироуглерода вначале в цент- [c.190]

На ЧЭЗе было внедрено несколько новых разработок по силицированному графиту. Разработан и выдан технологический регламент на промышленное производство высокомодульного углеродного волокна в блоке № 6 ЧЭЗа, переданный затем Иркутскому ВАМИ, Нужно сказать, что главный инженер проекта ЧЭЗа Краснов весьма результативно сотрудничал и с заводом, и с институтом по созданию качественного проекта. С Воронежским КБ легкого машиностроения велись работы по созданию непрерывных линий производства волокна ВМН типа ЛП-80. [c.232]

В 4 раза выросло производство конструкционных материалов — с 54,5 млн. руб. в 1973 г. до 220 млн. руб. в 1988 г. Это ведь тоже в денежном выражении. Но нужно отметить, что из них на новые материалы, углеродные волокна и ткани, и материалы типа углерод-углерод приходится объем валового выпуска в 106 млн. руб. Они проиаводились на новых мощностях, практически не требующих использования основных переделов электродного производства. Рассчитанные на выпуск 420 т углеродных волокон и тканей и около 100 т композиционных материалов, они обеспечивали в последние годы до 20% валового выпуска продукции подотрасли. И здесь, конечно, цены не были оптимальными, имелись значительные резервы удешевления этой продукции в случае возникновения необходимости более широкого ее использования в будущей авиакосмической и транспортной технике. [c.256]

Оптимальное содержание углеродного волокна (УВ) в КМУП находится в пределах 60-85% (объем.) (в основном 65%). При меньшем содержании снижается реализация механических свойств КМУП, а при большем резко увеличивается хрупкость материалов в связи с малым относительным удлинением У В, в пределах 1,1-1,3%. В последнее время этот показатель достиг значения 1,8-2,0% [9-24]. В связи с этим возможно увеличение объемного содержания УВ и повышение ударной вязкости КМУП. Как видно из рис. 9-11, влияние содержания УВ на ударную вязкость неоднозначно. Оно зависит от вида вол<жна, обработки его поверхности, типа связующего. [c.528]

С целью определения кинетических констант процесса термического разложения ко1М1пози1ционного материала на основе углеродного волокна и эпоксидного овязующего I и И типа проведены дериватографические исследования и нейтральной и окислительной среде на дериватопрафг системы Паулик—Паулик—Зрдей. Навеска образцов составляла 5 Ю " кг при скорости нагрева 1,67 10 град/с в температурном интервале 293 1,173 К. [c.101]

В зависимости от типа полимерной матрицы различают наполненные реактопласты, термопласты и каучуки (о последних см. в ст. Наполненные каучуки). В зависимости от типа наполнителя Н.п. делят на дисперсно-наполненные пластики (наполнитель-дисперсные частицы разнообразной формы, в т.ч. измельченное волокно), армированные пластики (содержат упрочняющий наполнитель непрерывной волокнистой структуры), газонаполненные пластмассы, маслонаполненные ка)гчуки по природе наполнителя Н.п. подразделяют на асбопластики (наполнитель-асбест), графитопласты (графит), древесные слоистые пластики (древесный пшон), стеклопластики (стекловолокно), углепластики (углеродное волокно), органопластики (хим. волокна), боропластики (борное волокно) и др., а также на гибридные, или поливолокнистые, пластики (наполнитель-комбинация разл. волокон). [c.168]

На первых порах синтетические материалы носили характер заменителей природных материалов. Впоследствии были разработаны методы синтеза принципиально новых типов высокомолеку-лярныт( соединений, мало похожих на природные, например соединений, совмещающих в себе свойства органических и неорганических веществ и содержащих наряду с углеродо>1 атомы кремния, алюминия, -штана, бора, германия и др. (элементорганические вы- oкoмoлeкyJIяpныe соединения). Создаются стеклопластики и углеродные волокна, не уступающие по прочности стали, и т. д. В результате успехов химии и физики высокомолекулярных соединений и усовершенствования технологии их производства, благодаря принципиальной возможности сочетать в одном веществе любые желаемые свойства синтетические высокомолекулярные соединения постепенно проникают во все области промышленности, где становятся совершенно незаменимыми конструкционными и антикоррозионными материалами. [c.6]

Рассматриваемые волокна позволяют подобрать требуемые характеристики армирующего материала, его стоимость и обещают существенное улучшение механических свойств композиций. Последнее особенно относится к углеродным волокнам. Может возникнуть вопрос, зачем вести поиск волокон новых типов Главным образом этот поиск связан с достижением требуемых показателей не механических свойств, а, например, совместимости с матрицей,, которая особенно важна в случае металлсодержащих композиций. В ряде случаев необходима прозрачность волокон для радиомагнит-ного излучения. Для этих целей находят применение нити, а также монокристаллы алюминия или сапфира и ряд материалов, образующих усы . Естественно, что в тех случаях, когда не требуется повышенная прочность, можно ограничиться армированием стеклом или кремнием. [c.286]

Для изготовления подшипников скольжения, сепараторов подшипников качения, направляющих поршневых штоков и других машиностроительных деталей, работающих в узлах трения в условиях ограниченной смазки при высоких температурах, в вакууме и т.д., разработаны антифрикционные самосмазывающиеся материалы амальгопласты. Это материалы каркасно-диоперсного типа формируемые на основе теплостойких полимеров и растворов твердых металлов в жидких поверхностно-активных металлах (ртути, галлии и др.) с использованием различных добавок (оксида кадмия, олеиновой кислоты и др.), сухих смазок (графита, дисульфида молибдена, нитрида бора и др.), волокнистых и других наполнителей (стеклянного воло кна, асбеста, углеродного волокна, свинца и др.). Последовательность технологических операций при формировании амальгопластов следующая приготовление раствора металлов совмещение раствора металлов с полимером и добавками прессование полученной композиции при [c.88]

Углеродные волокна имеют слабую адгезию к связующим, что определяет относительно малую межслоевую прочность пластиков, сформированных с их использовапием. Для исключения этого отрицательного свойства волокон и придания сформированным на их основе пластикам высоких показателей антифрикционных свойств проводят металлизацию углеродной ткани пластичными металлами (медью, оловом, кадмием и др.). образующими при трении в присутствии полимеров и П0верхн10стн0-активных веществ смазочную металлополимерную пленку [3, 22, 37]. Нанесение металлов и сплавов может быть осуществлено осаждением из электролитов, а также методом испарения — конденсации в вакууме. В частности, электролитическим методом можно нанести на углеродное волокно медь, никель, свинец, сплав свинца и олова. Алюминий наносят методом испарения — конденсации в вакууме [26]. Выбор металла, осаждаемого на углеродную ткань, определяется типом среды, в которой эксплуатируется изделие, изготавливаемое из металлизированного текстолита. Например, ткань, предназначенную для формирования материала подщипника, работающих в морской воде, металлизируют кадмием, а в речной воде — никелем. [c.99]

Композиция углерод—углеродное волокно типа Модмор-1 3700 1,68 34,0-52.0 13-17 1—2 Конструкционный материал, контактирующий с горячими газами [c.197]

Одновременно проводятся работы по созданию новых, более дешевых типов высокопрочных углеродных волокон. По данным работы [255], фирма Union arbide получила новый тип высокопрочного высокомодульного углеродного волокна, стоимость которого составила в 1974 г. 17,5 долл/кг и снизится к 1980 г. до 4,5—7 долл/кг. [c.202]

Исследованию подвергался материал типа САШ, получаемый яа основе углеродного волокна - продукта карбонизации гдцратцел-люлозы и синтетического волокна хлорин, вьфабатываемого из перхлорвинила. Углеродное волокно предварительно пропитывалось тер- [c.55]

На базе волокон типа кевлар разработаны композиции на основе смесей этих волокон с другими волокнами, в которых взаимио компенсированы недостатки обоих компонентов. Примером является композиция на основе волокна кевлар-49 и углеродного или борного волокна, в которой устранена низкая прочность на сжатае кевлара-49 и хрупкость углеродного волокна. [c.229]

Оуэна с сотрудниками в большинстве случаев проводили испытания при растяжении на широких пластинах с надрезами. При сравнении результатов, полученных различными исследователями, возникают определенные трудности, обусловленные тем, что различные методы дают различные результаты и не известно, какой из них даст, так сказать абсолютные результаты . Например, в двух работах [109, 116] было установлено, что для материалов, содержащих 40% (об.) высокомодульных углеродных волокон, Кс примерно равен 40 МН/м г при растяжении пластин с надрезом, независимо от длины надреза. С другой стороны, при испытании аналогичных материалов при четырехточечном изгибе образцов с надрезом найденные значения Кс составляли величину около 16 МН/м 2 при отношении глубины надреза к толщине образца от 0,3 до 0,7 и значительно более низкие значения Кс при меньших отношениях глубины надреза к толщине. Эллис и Харрис [116] сравнивали параметры вязкости разрушения, определенные различными способами, для материалов на основе эпоксидной смолы и высокомодульных и высокопрочных углеродных волокон. Они определяли общую работу разрушения YF, работу инициирования трещины уг (площадь под кривой нагрузка — деформация до максимальной нагрузки, при которой начинается быстрый рост трещины), а также критическую скорость высвобождения упругой энергии Ос по методу определения податливости образца с трещиной. Все измерения проводились при низкоскоростном изгибе образцов с надрезом. По данным Кс, полученным при растяжении и изгибе, используя уравнение (2.27), они рассчитали эквивалентные значения Ос. Для того, чтобы сделать это, необходимо было использовать податливость С, учитывающую ортотропный характер волокнистых композиционных материалов. Зих, Пэрис и Ирвин вывели полную форму уравнения (2.27) [4], в котором С является функцией всех констант в тензоре податливости. Для ортотропных материалов с одной резко выраженной осью анизотропии, таких как однонаправленные композиционные материалы с непрерывными волокнами типа углеродных, их уравнение может быть записано в упрощенной форме [c.134]

ПТФЭ, наполненный углеродными волокнами. Была проведена оценка фрикционных свойств ПТФЭ, наполненного как графити-рованными высокомодульными (тип I), так и неграфитированны-ми высокопрочными (тип П) углеродными волокнами. В работе [2] приведены результаты исследования влияния шероховатости поверхности контртела на скорость износа таких композиций по стали. Показано, что шероховатость поверхности контртела оказывает решающее влияние на скорость, износа композиций, содержащих графитированные волокна, и что только при очень высоком классе обработки поверхности скорость износа композиций, содержащих графитированные волокна, идентична скорости износа композиций, содержащих неграфитированные волокна, для которых шероховатость поверхности контртела практически не оказывает никакого влияния на скорость износа. Автор работы [2] считает, что более высокие антифрикционные показатели композиций, содержащих неграфитированные волокна, обусловлены шлифованием поверхности стали неграфитированными волокнами в процессе трения, которое способствует уменьшению абразивного износа. Предполагается, что проявление эффекта шлифующего действия наполнителя зависит от условий трения и раз- [c.219]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология