Углеродные волокна анизотропия

Свойства пластиков с твердым наполнителем определяются не только степенью наполнения и природой наполнителя и связующего, но также формой, размером и взаимным расположением частиц наполнителя. Высокая прочность материала достигается применением волокнистого наполнителя. Пластики, содержащие волокнистый наполнитель (органические, стеклянные, кварцевые, углеродные, борные волокна), названы волокнитами. Изменяя длину волокон и их взаимное расположение в связующем, меняют свойства материала и придают ему различную степень анизотропии. В тех случаях, когда удается расположить волокна в материале так, чтобы было обеспечено максимальное упрочнение в направлениях главных напряжений в нем, наполнитель выполняет функцию армирующего компонента — армированные пластики. [c.7]

Внедрение СиСЬ, так же как и других акцепторных соединений, например брома, приводит к образованию МСС УВ в центральной части волокна, но не на его поверхности. Углеродные волокна, полученные из пековой мезофазы, по данным электронно-микроскопических исследований, образуют плоские слои МСС, которые располагаются радиально вдоль оси волокна. Их электропроводность и модуль Юнга находятся в линейной зависимости от межслоевого расстояния 002 исходного волокна. Чем больше эта величина, тем ниже значения электропроводности и модуля [6-78]. С повышением 002 (унижается и анизотропия д — фактора, измеренного по спектрам электронного парамагнитного резонанса. [c.317]

Высокотемпературное растяжение СУ приводит к анизотропии ряда его свойств. Наблюдаемые при этом изменения структуры весьма близки по своему характеру к структурным превращениям, которые происходят при высокотемпературном изометрическом нагреве углеродного волокна. [c.501]

Если приводятся значения коэффициента теплопроводности к и указывается только объемная доля волокна или среднее значение плотности композиционного материала и ничего не говорится о конфигурации армирующего наполнителя (ткань, мат и т. д.), то такая информация может легко ввести в заблуждение, особенно в тех случаях, когда сами волокна обладают ярко выраженной анизотропией свойств, например, углеродные волокна. [c.302]

По мнению авторов [32—34], процесс начинается на границе раздела фаз с образованием прочной связи углеродное волокно — смола, при этом волокно служит своеобразной матрицей. Ориентационный эффект волокна, возникающий вследствие напряжений на границе раздела фаз из-за их различного термического коэффициента расширения (18-10 —23-10- 1/°С для волокна 3,5-10 1/°С для смолы), приводит к появлению анизотропии композита. [c.329]

Для подавляющего большинства углеродных волокон характерна анизотропия свойств, степень которой определяется степенью ориентации лентообразных слоев конденсированного углерода вдоль оси волокна. По мере возрастания модуля упругости волокна в направлении оси степень анизотропии его упругих свойств, одним из показателей которой может служить соотношение модуля упругости при растяжении и модуля сдвига EIG, линейно возрастает (рис. V.5) [3]. [c.206]

Армирующие волокна обладают не только механическими свойствами, превосходящими механические свойства матрицы, но и более высокой теплопроводностью и отличными от матрицы электрическими свойствами. Очевидно, что ориентация волокон относительно вектора потока энергии должна оказывать влияние на соответствующие свойства композиционных материалов. Наблюдаемая при этом анизотропия свойств, связанных с явлениями переноса, является одной из характерных особенностей таких материалов и отличает их от больщинства металлических материалов конструкционного назначения. Теплопроводность в продольном направлении композиционного материала (вдоль оси волокна) даже в случае изотропного армирующего наполнителя может быть на 30% выще, чем в поперечном направлении (перпендикулярном оси волокна). Композиционные материалы на основе углеродных волокон имеют отнощение теплопроводности в осевом направлении к теплопроводности в поперечном направлении около 50 1. [c.286]

В зависимости от вида волокна, технологии производства и конструкции КМУП могут быть получены как с анизотропными, так и с близкими к изотропным свойствами. При получении КМУП с объемным переплетением волокон и лент анизотропия показателей может быть значительно уменьшена. С развитием производства углепластиков было установлено, что их структура и свойства определяются не только соответствующими показателями составляющих компонентов, но и технологическими параметрами производства. Более 90% углеродного волокна в настоящее время перерабатывается в производстве КМУП. [c.507]

Среди наполнителей особую группу oop-isyro i армирующие материалы. К ним относятся стеклянные, асбестовые, борные, углеродные волокна, монокристаллы оксила алю.миния, карбида кремния и др Отличительной особенностью полимерных композиций, содержащих волокна, является анизотропия свойств. Поэто.чу для характеристики дефор-мационных и прочностных свойств используют несколько показателей Если волокна ориентированы преимущественно в одном направлении, то определяют продольный модуль Юнга (растягивающее напряженне а направлено вдоль оси ориентации волокон), траисверсалышй модуль Юнга т (о направлено перпендикулярно оси ориентации волокон) при сдвиге также определяют (У/, и С-,. [c.349]

КК 4 с волокнами карбида кремния. При практически равной прочности эти ККМ имеют преимущества перед аналогичными материалами с углеродными волокнами - повышенную стойкость к окислению при высоких температурах и значительно меньшую анизотропию коэффициента термического расширения. В качестве матрицы используют порошки боросиликатного, алюмосиликатного, литиевосиликатного стекла или смеси стекол. Волокна карбида кремния применяют в виде моноволокна или непрерывной пряжи со средним диаметром отдельных волокон 10 - 12 мкм ККМ, армированные моноволокном, по-лу чают горячим прессованием слоев из лент волокна и стеклянного порошка в среде аргона при температуре 1423К и давлении 6,9МПа. Керамический композит Si-Si , получаемый путем пропитки углеродного волокна (в состоянии свободной насыпки или в виде войлока) расплавом кремния, может содержать карбидную фазу в пределах 25 - 90%. Механические характеристики ККМ увеличиваются с ростом содержания Si . ККМ с волокнами углерода и карбида кремния обладают повышенной вязкостью разрушения, высокой удельной прочностью и жесткостью, малым коэффициентом теплового расширения. [c.159]

Б. качестве армирующих наполнителей в настоящее время широко используются металлические и металлизированные углеродные волокна, фелт-металл, нитевидные кристаллы, фольга, спеченные методами порошковой металлургии пористые металлические каркасы. За последние >5—10 лет в нашей стране и за рубежом разработан ряд металлополимерных материалов, армированных волокнами с различными механическими свойствами (борными, стеклянными, металлизированными углеродными и др.), что позволило значительно повысить модуль упругости, износостойкость, ударную вязкость и прочность этих материалов. Одно из новых оригинальных направлений регулирования свойств металлополимерных материалов — создание нолиматричных систем или систем в которых слои волокнистого композиционного материала чередуются со слоями фольги, что позволяет регулировать степень анизотропии свойств материала, улучшать его характеристики. Изменением направления армирования волокон в различных слоях композиционного материала регулируются его свойства в плоскости армирования [3]. [c.81]

Эти кривые ясно показывают, что углеродные волокна, полученные из мезофазного пека, имеют много большие значения -анизотропии, чем волокна ПАН [23], вследствие уникальной способности к графитизации волокон на основе мезофазного пека. Значения -анизотропии углеродных волокон на основе ПАН насыщаются при высоких ТТО предельное значение -анизотропии для них отвечает соответствующему значению для волокон из мезофазных пеков при ТТО = 2000—2300 °С. Отмеченная особенность коррелирует с наблюдением практической идентичности электрических свойств волокон из ПАН, термообработанных при 3000 °С [20], и полученных из пеков, термообработанных при температурах, ниже 2300 °С. Эти результаты вновь подтверждают склонность к графитизации углеродных волокон на основе мезофазных пеков в отличие от волокон из ПАН. [c.203]

Углеродные волокна. В литературе имеется очень мало данных о теплофизических и электрических свойствах углеродных волокон. Для прогнозирования свойств композиционных материалов и установления их связи со свойствами компонентов необходимо знать свойства углеродных волокон в продольном (вдоль оси волокна) и в поперечном направлениях, так как для них характерна ярко выраженная анизотропия свойств. Книббс с сотр. [13] оценил коэффициент теплопроводности высокомодуль-ных и высокопрочных углеродных волокон при 20 °С, исходя из свойств соответствующих композиционных материалов, экстраполируя графики линейной зависимости теплопроводности в продоль- [c.305]

Особенно резко она выражена для углепластиков, что вполне закономерно, так как углеродные волокна сильно ориентированы и анизотропны. Это обстоятельство следует учитывать при изготовлении и применении углепластиков. Для уменьшения анизотропии наряду с однонаправленными изготовляются композиции с различным расположением в них волокон. [c.302]

Прочность и модуль упругости пластиков с однонаправленным расположением волокон в направлении армирования линейно возрастает с повышением прочности и модуля упругости волокна (рис. V.19) [36]. Основными факторами, определяющими физикомеханические свойства карбоволокнитов в изотермических условиях, являются степень наполнения, ориентация волокон в материале и свойства волокон. На рис. V.20 приведены зависимости плотности, модуля Юнга и модуля сдвига, разрушающего напряжения при растяжении и степени анизотропии упругих свойств E G). однонаправленного карбоволокнита [37] от объемной доли высоко-модульного волокна с прочностью 250 кгс/мм и модулем Юнга 30 000 кгс/мм . При наполнении карбоволокнами в виде некрученых жгутов при параллельном их расположении в пластике оптимальная степень наполнения, как и в случае стекловолокнитов, равна fiO—70 объемн.% [38, с. 23—27]. Это подтверждают кривые зависимости прочности и модуля упругости эпоксидного и кремний-органического карбоволокнитов, содержащих некрученое высокомодульное волокно, полученное карбонизацией ПАН-волокон, от степени наполнения (рис. V.21). При однонаправленном расположении волокон в виде крученых жгутов оптимальная степень наполнения выше, чем при наполнении углеродной лентой . Для [c.218]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология