Углеродные и графитовые волокна

За последние 15—20 лет химическое меднение стало распространенным методом металлизации диэлектриков (пластмасс, керамики), проводимой как в функциональных, так и в декоративных целях. Особенно широко оно используется при изготовлении печатных схем, главным образом для металлизации сквозных отверстий двухсторонних печатных плат. Меднение применяют и для металлизации таких материалов, как углеродные волокна, графитовый порошок. [c.95]

Были предложены и другие, несколько отличающиеся соотношения, например в работах Сяо и др. [944, с. 233] и Лиса [536]. На рис. 12.38 дано сравнение рассчитанных и экспериментальных модулей упругости композиций на основе полифениленоксида, содержащего углеродные и стеклянные волокна [944]. Экспериментальные значения лежат выше теоретической кривой Нильсена — Чена [658] и между теоретическими кривыми Лиса [536] и Сяо и др. [944]. Одна точка для композиций с графитовыми волокнами также лежит между этими двумя соотношениями, хотя абсолютный уровень модуля упругости выше. Можно видеть, что беспорядочно ориентированные короткие волокна действительно придают композициям значительно более высокие модули, чем стеклянные сферы, независимо от величины адгезии. Независимость от степени адгезии может объясняться тем, что усадочные напряжения обеспечивают хорошую механическую связь между волокном и матрицей. Если композиция содержит длинные, ориентированные вдоль направления приложенного напряжения волокна, то они имеют значительно более высокие модули упругости, которые можно рассчитать на основе следующего правила смесей [677 41, с. 366] [c.363]

Характер взаимодействия смолы с углеродным волокном также неясен [90]. Как было показано в I части обзора [4], в зависимости от вида исходного волокна и условий обработки его поверхности между матрицей и волокном может возникать, химическое или физико-химическое взаимодействие. В то же время в ряде работ содержатся довольно противоречивые сведения. Например, в работе [91] экспериментально обнаружено, что прочность адгезии между графитовым волокном и полимерной матрицей не связана с поверхностной энергией волокна и характеристиками смачивания его поверхности раствором смолы. В работе [92] рассматриваются два подхода к оценке свойств композита первый учитывает характер взаимодействия на границе раздела полимер—волокно, молекулярную структуру границы раздела и величину энергии связи между волокном н [c.168]

Особую роль играют наполненные композиции на основе полимерного связующего и различных армирующих волокон органического и неорганического происхождения [35]. Используемые в настоящее время армирующие волокна (стекловолокна, углеродные и графитовые волокна, органические волокна, борные волокна и т. д.) в сочетании практически со всеми рассмотренными выше связующими позволяют получать композиционные материалы и изделия на их основе практически для всех отраслей народного хозяйства. [c.25]

Получение наполненных пластмасс. С целью повышения механической прочности, теплостойкости, снижения деформации изделий под нагрузкой в термопласты вводят армирующие наполнители — в основном стекловолокно, а также углеродные, графитовые и другие волокна. Количество наполнителя может составлять до 50% (масс.). Качество изделий из наполненных термопластов зависит от технологии введения наполнителя. При этом необходимо соблюдать ряд требований волокно не должно быть слишком измельченным, равномерно распределено и пропитано расплавом, из расплава должны быть удалены летучие компоненты и т. д. [c.195]

УГЛЕРОДНЫЕ И ГРАФИТОВЫЕ ВОЛОКНА [c.213]

Графитация — завершающая стадия технологического процесса, на которой углеродное (карбонизованное) волокно подвергается высокотемпературной обработке при 1800—2500 °С. Графитация является энергоемким и сложным процессом, удорожающим волокно, поэтому в зависимости от требований к материалам и областей его применения конечным продуктом могут быть углеродное и графитовое волокна. [c.285]

Рис. 11.1. Влияние натяжения при окислении ПАН-волокна на модуль Юнга углеродного и графитового волокна

Углеродные наполнители — сажа, молотый кокс, углеродные и графитовые волокна. Сажа получается при неполном сгорании углеводородов (нефти или природного газа) при определенных условиях. Различают печную, канальную, термическую, ацетиленовую и пламенную сажи. Сажа является основным наполнителем для всех типов эластомеров. [c.14]

В заключение следует остановиться на пиролитических углеродных волокнах (ПУВ) — графитовых усах. Хотя их получают при пиролизе в газовой фазе, по своему применению они ближе к углеродным волокнам, чем к пироуглероду. Кристаллооптический анализ показывает, что ПУВ состоят из центральной оптически изотропной части и оптически анизотропного углерода, монослои которого параллельны оси волокна. Монослои имеют локальные нарушения преимущественной ориентации. При этом в поляризованном свете структура шлифов осевого сечения ПУВ и поперечного сечения пирографита аналогичны [135]. Авторы указанной работы отмечают в обоих случаях наличие чередующихся участков с различной ориентацией кристаллитов, полагая, что центрами формирования первичных надмолекулярных образований в ПУВ являются утолщения и изгибы стержневой части. Первичные надмолекулярные образования выходят на внешнюю поверхность, образуя характерное кольчатое строение ПУВ. Внутри первичных находятся более мелкие вторичные образования, причем на границах между ними отмечается упорядоченность кристаллической структуры. Такой характер надмолекулярной организации обусловил физико-механические свойства ПУВ. Поскольку, как в случае пирографита, разрушение происходит по границам образований, прочность ПУВ зависит от концентрации и расположения включений дисперсного углерода. Травление таких волокон жидким окислителем (концентрированная серная кислота с бихроматом калия) показало периодическое изменение реакционной способности в радиальном направлении, сопровождаемое изменением прочности вследствие удаления различных слоев волокна, отличающихся надмолекулярной организацией структуры [c.242]

Графитовые и углеродные волокна. Исходным материалом, наиболее часто применяемым для производства графитовых волокон и тканей, является очищенная целлюлоза и регенерированные целлюлозные материалы. Путем сложного технологического процесса в электрической печи при температуре 2700° С целлюлоза превращается в графит. Перед обжигом волокна ткут, сваливают в войлок или фетр или прядут. Получаемый после обжига материал не нуждается пи в какой дополнительной обработке, за исключением вакуумной очистки для удаления углеродистых частиц. [c.328]

Композиты алюминия с углеродным волокном могут быть получены прямой отливкой алюминия в графитовую форму, в которой предварительно выложены углеродные волокна [142]. Для повышения текучести к алюминию добавляют кремний. В работе [163] проводили послойную укладку волокна и алюминиевой фольги, затем нагревали полученный пакет до температуры, превышающей температуру плавления алюминия, и прессовали, получая композит, содержащий до 35% волокна. Для улучшения процесса смачивания на поверхность волокна может быть нанесено специальное покрытие, после чего углеродное волокно полностью пропитывается расплавом алюминия,, содержащим 13% кремния [164]. [c.184]

Обширный класс высокопористых углеродных материалов составляют материалы на основе углеродных, в том числе графитовых, волокон (войлок, фетр, пряжа и т. п.). Эти материалы используют в качестве высокотемпературной изоляции, химически стойких прокладок и фильтров для очистки агрессивных горячих газов и жидкостей, а также для изготовления деталей с низкими поверхностными трением и износом в атомной и аэрокосмической промышленности и при создании конструкций сложной формы. Сырьем для получения этих материалов служат натуральные и синтетические волокна (шерсть, шелк, полиэфиры, полиакрилонитрил, вискоза) и войлок или фетр на их основе, карбонизованные при 900—1200°С для увеличения их прочности на разрыв и содержания углерода. В качестве связующих применяют крахмал, поливиниловый спирт и различные смолы. Иногда для получения изделий заданной формы и размеров и придания им необходимой прочности в качестве [c.131]

Основное различие между графитовыми и углеродными волокнами заключается в их молекулярной структуре. Графитовые войлоки получают при температуре до 2700 °С, а углеродные — при 800 °С. Таким образом, графитовые материалы не содержат летучих продуктов, а углеродные содержат до 8% летучих продуктов, которые удаляются при нагревании до 2700 °С. Углеродные и графитовые войлоки заметно отличаются по удельной поверхности, которая у графитовых материалов составляет 3 м г, а у углеродных — 150 м г. Таким образом, углеродные войлоки рассматриваются как низкоактивные формы активированного угля. [c.224]

Существует четко выраженная корреляция между прочностью и кристалличностью, а также ориентацией графитированного волокна. Исходное углеродное волокно на рентгенограммах дает аморфное гало. В процессе графитации под натяжением на рентгенограммах появляются рефлексы, характерные для графита, а также происходит ориентация графитовых слоев вдоль оси волокна. В процессе ориентации уменьшается межплоскостное расстояние с/2, приближаясь к значению 3,44 А., характерному для турбостратной формы углерода. [c.120]

За последние 20 лет химическое меднение стало распространенным методом металлизации диэлектриков (пластмасс, керамики), проводимой как в функциональных, так и в декоративных целях. Особенно широко его используют при изготовлении печатных схем, главным образом для металлизации сквозных отверстий двусторонних печатных плат. В последнее время химическое меднение пластмасс нашло применение для экранирования корпусов электронных приборов. Меднение применяют и для металлизации таких материалов, как углеродные волокна, графитовый порошок. [c.75]

В качестве непрерывных армирующих Н. наиб, широко используют волокнистые Н.-углеродные, графитовые, борные, карбидные, нитридные, оксидные, стеклянные, базальтовые и полимерные хим. волокна-раздельно или в любом сочетании одного волокна с др5тим (см., напр.. Волокна химические. Неорганические волокна. Стеклянное волокно, Углеродные волокна). Состав и св-ва их пов-сти регулируют физ. шш хим. обработкой (см. также Текстильно-вспомогательные вещества). [c.169]

Непрфывно развивающаяся техника требует разработки опециаль-ных материалов, которые по прочности и термостойкости во много раз превосходят существующие в природе. Особенно жесткие требования предъявляются к материалам, предназначенным для иопользования в космонавтике, ракетостроении и авиации сверхзвуковых скоростей. Они должны сохранять 75% первоначальной прочности при кратковременных воздействиях высоких температур (при 1 300°С в течение 40 сек, при 1090°С — 5—10 мин и при 820°С — 10—20 мин). Эти материалы должны быть также непроницаемы для газов, инертны по отношению к озону и ионизированным газам, после облучения в вакууме сохранять прочность более чем на 80%. Таким же требованиям должны отвечать и химические волокна, применяемые в этих областях. Наиболее перспективны для работы в жестких условиях изделия, изготовленные из неорганических волокон стекля нных, углеродных, графитовых, кварцевых, алюмосиликатных, борных, борнитридных. Большие возможности имеются для широкого использования металлических волокон. Изменяя механические, электрические, магнитные, термические и другие свойства существующих в настоящее время сплавов, можно создавать материалы с заранее заданными свойствами (табл. 49) [86,87]. [c.379]

По данным Гибсона и Ланглойса [97], по мере увеличения степени вытягивания заметно возрастает модуль Юнга (рис. 2.30). Исходным материалом при установлении этой зависимости служило углеродное волокно ИСУ-2 фирмы Н1ТСО, содержащее 80% и более углерода оно было получено из вискозного корда структуры 183 текс/720/2. Бэкон и Шаламон [1] изучали рентгеновским методом ориентацию графитового волокна, которая оценивалась по полуширине угла отражения от плоскости 002. В работе показано, что вытягивание приводит к уменьшению этого показателя, и это свидетельствует об улучшении ориентации кристаллитов. Связь между степенью ориентации и модулем Юнга показана на рис. 2.31. При больших значениях модуля Юнга этот критерий становится недостаточно чувствительным. Корреляция между полушириной угла и модулем Юнга сохраняется при постоянной плотности. [c.118]

Имеются технологические способы получения углеродных или графитовых волокон, точно так же обладающих исключительной прочностью в композициях. Эпоксидная смола, усиленная графитовым волокном, была весьма успешно испытана как конструкционный материал для всех несущих пдог,костей реактивных самолетов. По сравнению с традиционными материалами это дало снижение массы до 50%. [c.98]

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]

По сравнению с вь1сокомодульным углеродным волокном из ПАН-волокна, целлюлозы и пека графитовые усы имеют меньше дефектов, [c.242]

Исследования показали, что РГЭ представляет собой многокапельный электрод, поскольку ртуть не смачивает графит и не образует равномерной пленки на поверхности электродов из углеродных материалов, а находится в виде микрокапель, сгруппированных вблизи поверхностных дефектов (сколы, треш ины, царапины). Размер капель зависит от потенциала электрода и уменьшается при удалении от потенциала нулевого заряда. В качестве подложки для РГЭ применяют импрегнированные или прессованные графитовые электроды, стеклоуглерод, углеситалл, углеродное волокно. Следует отметить, что поверхность РГЭ, полученных in situ, отличается более равномерным распределением ртутных капель, чем в случае, когда покрытие получают предварительно, РГЭ сочетает в себе преимуш ества твердых и ртутных электродов, имеет широкий диапазон рабочих потенциалов и достаточно воспроизводимую поверхность, Кроме того, на РГЭ интерметаллические взаимодействия проявляются в меньшей степени и он менее чувствителен к влиянию ПАВ, чем твердые электроды, [c.88]

Присутствие азота (2—6%) с энергией связи 400 эВ было установлено в углеродных волокнах из полиакрилнитрила [49]. На поверхности графитовых волокон азот может входить в состав = N-, С—NHa- или С—О—N-rpynn. [c.35]

Открытие сверхвысокопрочных волокон, основу которых составляет графит, внедренный в органический полимер, привело к разработке нового класса материалов — композитных материалов с улучшенными свойствами. Волокно, например графитовую углеродную цепь, мииеральное волокно или вытянутый углеводородный полимер, суспендируют в обычном высокомолекулярном полимере, например в эпоксидной смоле. Образующийся материал может не уступать конструкционной стали по пределу прочности при растяжении при значительно меньшей массе. Вследствие высокого соотношения прочность/ масса он находит широкое применение в аэрокосмических технологиях. Использование композитов для изготовления фюзеляжей и других деталей привело к значительному уменьшению массы изделий в военном и гражданском самолетостроении. Композитные материалы нашли применение в астронавтике, при изготовлении спортивного инвентаря, деталей автомобилей (например, ведущий вал, листовые рессоры), корпусов судов. [c.132]

Волокна на основе неорганических окислов значительно повышают механическую прочность абляционных пластмасс. Следовательно, эти волокна можно использовать в условиях воздействия высоких механических сил давления и сдвига. При высокотемпературном воздействии неорганические волокна остаются по существу невредимыми Б раскаленном обуглероженном слое. Поэтому они способны механически упрочнять слабый разлагающийся поверхностный слой и прочно связывать его с неповрежденным материалом последующих слоев. Волокна на основе неорганических окислов, находящиеся в поверхностном разрушающемся слое, могут подвергаться плавлению и при этом образовывать капли расплава или жидкую пленку. В этом случае скорость абляции будет определяться скоростью плавления и испарения неорганического волокна. Благодаря высокой температуре расплавленный окисел может взаимодействовать с твердым обуглероженным остатком связующего на поверхности с образованием новых огнеупорных соединений. В процессе интенсивного нагрева в результате эндотермической реакции расплавленного стекловолокна и полилюрного углерода может образоваться карбид кремния . В абляционных пластмассовых композициях успешно применяются углеродные и графитовые огнеупорные волокна, получаемые из синтетических волокон органического происхождения, например из вискозы, путем пиролиза в вакууме или в инертной атмосфере при высоких температурах. Эти волокна не плавятся, обладают чрезвычайно высокими температурами сублимации и повышенной прочностью при высоких температурах. Их применение до настоящего времени было ограничено из-за сравнительно невысокой прочности, окисляемости при высоких температурах и довольно высокой теплопроводности. [c.437]

В настоящее время исследуется возможностьирименения нетканых материалов в сочетании с углеродными волокнами. Комплексные нити из кевлара с большим успехом применяются в комбинации с графитовыми, борными, стеклянными и стальными волокнами в производстве канатов, кабелей, парашютов, напорных емкостей, спортинвентаря, высокоскоростных маховиков, пуленепробиваемых жилетов, обтекателей антенн, конструкционных материалов для авто- и судостроения. Амв риканский институт авиации и космонавтики разработал метод намотки оболочек ракетных двигателей диаметром 754 мм из волокна кевлар-49, которые при испытаниях разрушались при давлении 750 МПа (рис. 5.6) [17]. Оболочки из стеклянной ровницы и углеродного волокна [c.213]

Фирма arborundum (США) выпускает композиции на основе углеродного или графитированного волокна с углеродной или графитовой матрицей под названием карб-и-текс (karb-i-tex) с прочностью около 35 кгс/мм , примерно в 20 раз больщей, чем у лучших сортов монолитного графита [105]. [c.306]

НИИ волокно претерпевает большую усад- ку, сопровождающуюся дезориентацией структуры. Вытягивание или даже окисление в условиях, предотвращающих усадку, приводит к значительному увеличению прочности и модуля Юнга углеродного и графитового волокон (рис. [c.323]

Углеродные волокна и нити получают из веществ, состав которых приближается почти к чистому углероду и исходным сьфьем являются полиакрилонитрильные или вискозные нити. Если содержание углерода до 95%, такие волокна называют углеродными, при 99% - графитовыми. Плотность от 1,5 до 2,0 г/см . Они характеризуются высокой прочностью при растяжении и малыми де-формащ1ями (разрывное напряжение их составляет от 150 до 190 дан/мм , а иногда и выше, а разрьшное удлинение- от 0,3 до 1,4%). Могут использоваться при температурах порядка 1000<> С и вьппе, что бывает необходимо при выработке изделий специального назначения. [c.31]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология