Углеродные волокна свойства

До недавнего времени углеродные волокна и ткани из них применялись для изготовления теплозащитных материалов. Однако усовершенствованная технология получения тонких волокон, сочетающих высокую прочность и жесткость с другими специальными свойствами (термостойкость, электропроводность и др.) позволила создать армированные угольными волокнами металлы и пластики, отличающиеся малой жесткостью и высокой прочностью. Такие композиции все больше применяются в космической, ракетной и авиационной технике. Чаще всего применяют углеродные волокна из вискозы и полиакрилонитрила. [c.70]

Физико-механические свойства ряда зарубежных марок углеродного волокна иллюстрирует табл. 42. [c.239]

Рис. 95. Зависимость физических свойств углеродного волокна от температуры обработки [134]

Осаждение покрытия происходит в том случае, если материал является катализатором для восстановительной реакции. Ввиду того, что углерод не является катализатором реакции восстановления ионов меди, никеля, поверхность углеродных волокон необходимо предварительно обработать, придав ей каталитические свойства. С этой целью углеродные волокна подвергают обработке в окислительной среде и проходят стадию сенсибилизации и активации прежде, чем покрываются из химического раствора металлом. Поверхностная обработка в окислительной среде положительно сказывается и на свойствах углеродного волокна при работе в композиционном материале повышается сила сцепления с основой, увеличивается прочность композиции на сдвиг [5]. [c.148]

Большое внимание привлекли волокна на основе углерода (уголь, графит). Они обладают хорошими технологическими свойствами, высокой прочностью при небольшой плотности, могут быть получены очень тонкими. Углеродные волокна дешевы и доступны, в настоящее время ими наполняют матрицы разной природы. [c.394]

В связи с гибкостью углеродных волокон, возможностью плетения на их основе проводов, значительное число ра(5от выполнено по получению МСС, в которых в качестве углеродной матрицы применено углеродное волокно. МСС на основе углеродных волокон представляют практический интерес при их применении в космических аппаратах [6-71]. В этом случае можно достигнуть повышения электропроводности и ее низкого температурного коэффициента при допустимых значениях механических свойств и химической стабильности на воздухе и в вакууме, снижения веса кабелей и проводов в системах электропитания. Возможно и улучшение их вибростойкости. МСС УВ позволяют пропускать ток до 200 А/см . [c.312]

В качестве армирующих материалов используют преимущественно стеклянные, асбестовые и углеродные волокна. Свойства полимерной матрицы можно варьировать в широком интервале введением дифенолов, алкилфенолов, нафталина, дифенилоксида или дифенилсульфона. [c.188]

Дальнейшее упорядочение, рост размеров кристаллитов в углеродных волокнах достигается в процессе их прокаливания и графитации, что приводит к упрочнению углеродных волокон и регулируемому изменению всех других свойств новой разновидности нефтяного углерода. О направлении использования углеродных волокон изложено в работе 97]. [c.115]

Волокна. Основным компонентом композиций, применяемых для изготовления фрикционных накладок, являются волокна асбеста (хризотила) [7]. Используются волокна, имеющие различные длину, крутку н переплетение. Описание физико-химических свойств асбеста и его токсикологии [8] дано в разд. 10.2.2. Асбест придает фрикционным накладкам прочность и термостойкость и при этом сам имеет относительно низкую абразивность. Кроме того, асбест может применяться совместно с волокнами хлопка, а также с органическими и металлическими волокнами. Углеродные волокна в углеродной матрице (см. разд. 19.1) рекомендуют применять при изготовлении фрикционных накладок, используемых в авиации. Низкая скорость износа углерода в сочетании с низкой теплопроводностью и высокой прочностью волокна позволяет получать материал с хорошими эксплуатационными свойствами. [c.243]

Так как адгезия связующего к поверхности углеродного волокна определяет влияние состава на структуру и свойства КМУП, оптимальное содержание компонентов связано со свойствами поверхности волокна. К ним относятся удельная поверхность (диаметр волокна), микротекстура, микропористость с размерами пор, составляющими, как правило, 1-3 диаметра волокна, виды и размеры микротрещин и других дефектов, посторонние включения, функциональные группы. [c.529]

Влияние состава пека и его содержания в шихте на свойства образцов, армированных короткими углеродными волокнами [c.203]

Уже рассказывалось о формировании многослойной тканевой конструкции с ее пропиткой и связыванием смолой в специальной для каждой детали матрице. После полимеризации в печах аэродинамического нагрева и карбонизации в обычных обжиговых печах нужно было определить пористость детали, с ювелирной точностью отрегулировать ее путем осаждения в порах пиролитического углерода. А после этого провести виртуозную операцию силицирования материала детали с таким расчетом, чтобы не нарушить прочность и упругость армирующего углеродного волокна. И это было сделано Должен признаться, что лично я сомневался в надежности такого процесса, но он был освоен. Приходилось рентгеновским аппаратом определять равномерность свойств по полю детали, лечить повторными процессами, и это тоже удалось сделать. [c.237]

Физические свойства МСС с бромом. Электропроводность МСС с бромом имеет преимущественно дырочную природу. При образовании МСС II ступени с углеродными волокнами, полученными из паровой фазы, ее значение достигает 10 см/м. [c.280]

Особенностью углеродного волокна, полученного из паров бензола, является относительно короткое время полною фторирования, обусловленное диаметром волокон и их слоистой структурой. При этом обеспечивается фторирование углеродной матрицы с высокой степенью трехмерного упорядочения, что позволяет получить фторуглерод с антифрикционными свойствами, соответствующими материалу, синтезированному из природного графита. Рентгеноструктурные исследования [6-153] показали, что вследствие возникающих внутренних напряжений тонкая структура матрицы изменяется, что влияет на протекание фторирования во времени. [c.402]

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]

Возможности обобщения влияния состава системы углеродное волокно—связующее на свойства без конкретной оценки структуры и свойств компонентов весьма ограничены. [c.529]

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 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]

При разработке температурно-временных режимов получения углеродного волокна из вискозного волокна различных предприятий необходимо принимать во внимание свойства исходного сырья. [c.58]

Углеродные волокна, или карбоволокна, получают высокотемпературным пиролизом органических волокон (вискозных, полиакрилонитрильных и др.) в инертной среде. Структура и свойства углеродных волокон зависят от структуры и свойств сырья, из которого они изготовлены. Ориентация молекул в исходных волокнах в процессе пиролиза сохраняется и предопределяет структуру карбоволокна. Поэтому с увеличением степени ориентации макромолекул в первичном волокне возрастают прочность и модуль упругости углеродного волокна. Свойства образующегося волокна зависят от температуры пиролиза, достигающей 2000 °С и более. Зависимость разрушающего напряжения при растяжении карбоволокна от температуры пиролиза проходит через максимум максимальная прочность продукта достигается при температуре пиролиза 1200— 1400 °С. Модуль упругости образующегося волокна с повышением температуры пиролиза постепенно увеличивается, что объясняется приближением структуры карбоволокна к структуре графита. Изменяя режимы пиролиза, молшо получать углеродные волокна с требуемыми свойствами. [c.317]

Нам не представляется возможным автоматически переносить результаты взаимодействия металлов с углеграфитовыми материалами на углеродные волокна из-за специфичности структуры последних мелкие кристаллиты, в которых базисные плоскости вдоль границы волокна разделены узкими порами (параллельно оси волокна) и границами наклона, или кручения (перпендикулярно ей). При указанной структуре прочность волокна должна определяться прочностью границ кристаллитов и быть чувствительной к любым изменениям их состояния. Наличие металла на поверхности углеродного волокна может влиять на состояние и свойства волокон, так как при этом возможно протекание таких процессов, как химическое взаимодействие, диффузия, частичное и, в предельном случае, полное растворение волокна. Таким образом, изучение влияния покрытия на свойства углеродного волокна необходимо для того, чтобы знать, насколько покрытие может ухудшать характеристики как армирующего компонента, так и композиционного материала в целом. [c.129]

Политетрафторэтилен (— СГг — СГз —) испохгьзуется в смесях с углеродными волокнами, сажей, графитом, дисульфидом молибдена [2-121], а также металлическими порошками, в частности медным [2-122], для применения в качестве антифрикционных материалов. Однако в данном случае его следу т рассматривать не как связующее, а как наполненный углеродными порошками полимер. В этом случае указанные наполнители, несколько повышая его коэффициент трения, улучшают его износоустойчивость и механические свойства. [c.134]

Мы изучали поведение углеродных волокон на основе полиак-рилонитрила, покрытых медью и никелем. Покрытия наносили химическим методом, то есть осаждением из растворов солей, при температурах 20 и 80° С для меди и никеля соответственно. Для выбранных нами металлов исключена возможность образования химических соединений при температурах нанесения покрытия [5], а следовательно, и снижение прочностных характеристик углеродных волокон (что подтверждено экспериментально). Поэтому изучалось влияние на свойства металлизированного углеродного волокна температур, близких к технологическим и эксплуатационным. Для этого определяли прочность на разрыв волокон без покрытия после отжига в контакте с металлами. Отжиг проводили в вакууме с давлением 5 Ю мм рт. ст. в течение 24 ч. Предварительно было [c.129]

Для получения углеродных волокон особый интерес представляют состав и содержание угольного остатка (пека) последний с полным основанием можно рассматривать как предматериал, из которого формируются углеродные волокна. Свойства угольного [c.56]

Кроме очистки стоков от загрязняющих веществ, немаловажное значение имеет извлечение ценных компонентов из растворов. Сорбционное концентрирование широко применяется в аналитической химии белков, так как позволяет избирательно выделять эти вещества из биологических сложных систем. Изучена адсорбция бычьего сывороточного альбумина (БСА) на незаряженной и поляризованной поверхности исходного и модифицированного гидроксидом титана углеродного волокна. Подобраны оптимальные условия иммобилизации белков на тонкослойных сорбентах. Показано, что для тонкослойных покрытий гидроксидом титана степень обратимости адсорбции белка зависит от текстуры исходной матриш.1. Изменение заряда повфхности волокна оказывает значительное влияние на адсорбируемость БСА модифицированным сорбентом, что обусловлено различными поверхностными свойствами исходного и титансодержащего волокна. Подобраны условия электродесорбции БСА с поверхности волокнистых материалов. [c.208]

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]

Процесс получения УВН на основе ПАН состоит из 3-х стадий окисления, карбонизации и графитации. Предварительное окисление облегчает последующее дегидрирование ПАН-волокна. Особенно важно, что на этой стадии возникают предструктуры, обеспечивающие образование нужной структуры и ценных механических свойств углеродного волокна. [c.59]

Если в тонких волокнах есть микродефекты, вызывающие локальные концентрации нащ)яжений, то прочность углеродных волокон уменьшается Дефектность волокон обуславливает линейную зависимость их прочности от длины с увеличением длины значительно снижается прочность и несколько увеличивается модуль упругости. По уровню механических свойств углеродные волокна делятся на три гругшы низкие, средние, высокие (табл. 1.5) [c.71]

Огшсаны основные свойства отечественных мелкозернистых и среднезернистых фафитов углеродные волокна и их свойства, долгоживущие препреги на основе углеродных лент и тканей, углешастики на их основе углерод-углеродные и углерод-карбидные композициотые материалы. [c.25]

Содержание углеродного волокна влияет на прочность и модуль упругости КМУП (рис. 9-30). Оптимальные свойства достигаются при массовой доле углеродного волокна до 40% и зависят, в первую очередь, от адгезии между полимером и волокном. Примерно этому же составу соответствует высокий коэффициент поглощения радиоволн. [c.560]

Углепластики являются классом материалов, состоящих из углеродных волокон, жгутов, лент, тканей и полимерного связующего. Последнее часто называют полимерной матрицей. Но это неправильно, так как одна из функциональных задач полимеров сводится к связыванию углеродных волокон в композитах. Углеродные волокна и полимеры в совокупности определяют свойства КМУП. [c.506]

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]

Кроме повышенных по сравнению с другими материалами удельных механических характеристик важной особенностью КМУП является незначительное снижение их свойств при циклических нагружениях растяжение—сжатие (табл. 9-3). Этот параметр, который характеризует сохраняемость конструкционных материалов во времени, как показано ниже, зависит от величины нагружения и деформации и тем выше, чем больше относительная деформация каркаса из углеродного волокна. Еще одна важная особенность КМУП — способность к сопротивлению термическим ударам в пределах термостойкости полимерного связующего. [c.512]

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]

Как неоднократно отмечалось выше, многие механические свойства КМУП, особенно прочность при сдвиге и изгибе, при статических и ударных нагрузках зависят от относительной деформации углеродного волокна. В связи с повышенной относительной деформацией стеклянных волокон отмеченные параме- [c.548]

Электрохимическая полимеризация связующего на поверхности углеродных волокон [9-54] позволяет получить КМУП с новыми свойствами. В зависимости от применявшихся для этой цели мономеров углеродные волокна использовались как катод (связующее 0,5М диацетоакриламид) или анод (связующее 1,5М акриловая кислота). В обоих случаях в качестве электролита-растворителя применялась 0,Ш H2SO4. [c.551]

Последнее десятилетие характеризуется интенсивными исследованиями в области создания волокон с заданными свойствами. Наиболее быстро внедряются в промышленность способы получения углеродньгх волокнистых материалов на основе химических волокон, главным образом, полиакрилонитрильных (ПАН) и гидратцеллюлозньгх [132]. Наряду с указанными материалами в промышленности осваиваются способы производства углеродных волокон из пека, поскольку Ьни стоят в 5-10 раз дешевле, чем углеродные волокна из вискозы и ПАН. Углеродные волокна обладают уникальными механическими свойствами большой прочностью и высоким модулем упругости. [c.233]

Содержание углеродного волокна в композите определяет его прочность. Чем выше объемное содержание высокопрочного волокна, тем больше прочность композита. Однако эта зависимость не подчиняется правилу смесей и механические свойства ниже на 20-30%. Отдельные показатели соответствуют различным коэффициентам использования волокна. Оптимальные результаты получаются при 50-55% (объем.), 60-65% (масс.), волокна. Для КМУУ с указанным составом наблюдается повышенная объемная усадка при первичной карбонизации. Она вызывает при 450-550"С образование трещин, которые располагаются перпендикулярно оси волокон. Наибольшее число трещин возникает в объемах композитов с повышенным содержанием связующего. Увеличение содержания волокна до 70-75% (масс.) снижает усадку до десятых долей процента. Это позволяет получить КМУУ с улучшенными механическими свойствами. [c.645]

Так же как и у углепластиков, параметры КМУУ определяются синергизмом свойств волокон и связуюшего [10-43. По данным микроскопических исследований в поляризованном свете, структура формирующегося при карбонизации пекового кокса зависит от вида волокна [10-23, 24]. При использовании углеродного волокна с наименьшей текстурой на основе вискозного волокна ориентированной коксовой оболочки на поверхности волокна не наблюдается. [c.647]

Для современной нефтепереработки и нефтехимии характерно образование мало- и многотоннажных относительно высокоароматичных продуктов, состоящих из углеводородов и гетероорганических соединений гудронов, крекинг-остатков, асфальтов, тяжёлых смол пиролиза, смолистых кубовых отходов производств фенола, ацетона, алкилбензолов и т.д. Эффективное использование этих побочных продуктов, в частности, путём переработки в ценные, экологически безвредные материалы, продукты и изделия, до сих пор остаётся одной из актуальных проблем. Существенно, что при выборе направлений и технологий использования остаточных гфодуктов часто упускается из виду или игнорируется экологическая опасность, которую представляют, с одной стороны, вновь создаваемые технологии, а с другой стороны - токсичность, канцерогенность и другие отрицательные свойства остатков и продуктов, образующихся в процессе их применения. В этом аспекте одним из эффективных направлений использования нефтяных остатков и смолистых отходов нефтехимии является производство традиционных и новых углеродных материалов ( прокаленные нефтяные коксы, углеродные волокна и микросферы, графит и т.д.), прак- [c.114]

Подбирая исходные сырьевые материалы и параметры технологического процесса, можно пЬлучать углеродные волокна с заданными фи-зико-механическими свойствами, подобно тому как изменение вида [c.233]

Следует отметить, что на характер и полноту протекания процессов при получении углеродных волокон и, следовательно, на свойства углеродного волокна наряду с рассмотренными, оказывают влияние и многие другие факторы. Так, например, чистота воздуха при прядении ПАН-волокна сказывается на npo4H0fTn полученного из него углеродного волокна. Прочность углеродного волокна из чистых исходных волокон (3—4 частиць в одном метре воздуха) после обработки при 2500 °С на 80 % больше, чем углеродного волокна из обычных исходных волокой (10 частиц в одном литре воздуха при прядении) [138]. Полученный эффект объясняется степенью очистки ПАН-волокон от посторонних частиц. [c.238]

Отработана технология пропитки наполнителя пековым связующим. В качестве наполнителя использовались углеродное волокно и углеродная ткань. Из полученных препрегов методом горячего прессования изготовлялись образцы КМ, которые после нескольких циклов пропитка — карбонизация были испытаны физико-механические и тенлофизические свойства. [c.106]