Углеродные волокна исходные материалы

Этот метод, как указывалось ранее, основан на наполнении химических волокон карбидообразующими элементами и последующей термической обработке. Карбидообразующий элемент должен находиться в волокнистом материале либо в виде окисла, либо в виде соединения, способного превращаться в окисел при низкотемпературной обработке. При последующей высокотемпературной обработке происходит науглероживание окисла за счет углерода волокна до образования карбида. Возможны два способа введения карбндообразующих элементов в волокно. По одному из них карбидообразующие соединения вводятся в прядильный раствор при формовании получают волокно с равномерно распределенными в нем добавками. Применение этого метода рассмотрено выше на примере получения 51С-волокна и смешанного углерод-кремне-земного волокна. По второму варианту готовое химическое волокно пропитывается растворами карбидообразующих элементов, обычно водны.мн растворами солей, хотя, конечно, не исключено использование органических растворителей. Волокно должно обладать сродствол к растворителю с тем, чтобы было достаточно сорбированной соли для последующего получения карбида. В случае применения водных растворов солей с pH ие менее 7 наиболее приемлемым является вискозное волокно. При использовании в качестве исходного материала полиакрилонитрильного или углеродного волокон можно для пропитки применять растворы солей или расплавы солей с кислой реакцией. [c.346]

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]

Углеродные волокна являются в настоящее время одним из наиболее перспективных волокнистых материалов технического назначения [1]. Процесс их получения связан с термообработкой исходных волокнистых материалов в контролируемых условиях, В ходе термообработки до температур 1400—1600 К из материала удаляются практически все гетероатомы (процесс карбонизации) и при дальнейшем повышении температуры происходит упорядочение структуры углеродного волокна. Для этого класса материалов наиболее совершенной по структуре и термодинамически устойчивой формой является графит. Поэтому совер- иенство структуры углеродных материалов оценивают по степени приближения к структуре графита. Однако идеальная структура монокристалла графита не достигается даже в хорошо графитирующихся материалах при оптимальных температурах графитации (до 3300 К) Рстественно, что свойства углеродных материалов должны заметно зависеть от глубины протекания процесса графитации, что, в свою очередь, определяется химическим строением исходного материала, условиями протекания стадий пиролиза и карбонизации и, прежде всего, конечной температурой их термообработки. [c.79]

Известны два основных способа получения КМУ. Первый основан на карбонизации углепластиков. В процессе карбонизации происходит термодеструкция матрицы, сопровождающаяся усадкой и образованием большого числа пор. Для устранения этого недостатка операцию пропитка — карбонизация повторяют несколько раз. Повторную пропитку рекомендуется проводить пеками [30], одним из преимуществ которых является повышенное содержание углерода и высокий выход коксового остатка. По этим же причинам предлагается применять в качестве исходного материала углеродное волокно, пропитанное пеком [31]. Как правило, завершающей операцией является уплотнение композита пироуглеродом. Второй способ получения КМУ заключается в том, что на углеродное волокно наносят пироуглерод, причем операцию повторяют также несколько раз. [c.328]

К сожалению, в литературе отсутствуют научно обоснованные данные о связи свойств исходного и полученного из него углеродного волокна, без которых не представляется возможным определить требования к исходному сырью. Отчасти это можно объяснить сложностью физико-химических процессов, протекающих при карбонизации. Обычно в подобных случаях выбор волокна определяется эмпирическим путем. Экспериментально установлено, что любое целлюлозное волокно при определенных условиях термообработки можно превратить в углеродное волокно. Основным критерием при выборе сырья служит качество полученного углеродного материала. [c.40]

В ряде работ придается большое значение фибриллярной структуре гидратцеллюлозного волокна, в видоизмененной форме сохраняющейся в углеродном волокне. Если бы в процессе карбонизации происходил полный распад фибрилл, то не удалось бы сохранить материал в форме волокна. Какие-либо конкретные сведения о влиянии особенностей фибриллярной структуры исходного волокна на структуру и свойства углеродного волокна в литературе не приводятся. [c.43]

Исходными продуктами для получения углеродных волокон являются химические и природные волокна, а также некоторые олигомеры с высоким содержанием углерода (новолаки, резолы, нефтяной и каменноугольный пеки), лигнин и др. Эти вещества независимо от их химической природы вначале превращают в волокна, которые затем перерабатывают в углеродные волокна. Таким образом, во всех случаях исходным материалом служат волокна, ибо только такая форма материала позволяет получить углеродные волокна. [c.321]

В результате термической деструкции, проводимой в соответствующих условиях, из большинства органических соединений, в том числе из полимеров, получается материал, обычно называемый коксовым остатком этот материал характеризуется высоким содержанием углерода. Из огромного числа соединений лишь немногие могут служить исходным сырьем для производства углеродных волокнистых материалов. Все виды сырья, применяемого для этих целей, можно подразделить на две группы. К первой группе относятся химические и природные волокна, ко второй — некоторые полимеры, смеси органических соединений, богатые углеродом (каменноугольные смолы, нефтяные пеки), а также лигнин и др. Вещества, отнесенные к второй группе, независимо от их химической природы, вначале превращаются в волокна, а затем перерабатываются в волокнистые углеродные материалы. Таким образом, в обоих случаях исходным материалом служат волокна, так как только из соединений, имеющих форму волокна, представляется возможным получить углеродные материалы аналогичной формы. Исходные вещества должны быть высокомолекулярными соединениями или по крайней мере иметь достаточно большой молекулярный вес, необходимый для их переработки в волокна. Низкомолекулярные соединения непригодны для этих целей, так как получить из них волокна и соответственно углерод в виде волокна не представляется возможным. [c.13]

Для повышения стойкости углеродных волокнистых материалов к действию кислорода воздуха предложен ряд методов. К наиболее эффективным относятся методы, основанные на введении добавок в волокно в процессе его получения, или пропитке исходной, частично карбонизованной или карбонизованной ткани соединениями, которые в результате термической обработки образуют покрытия, обладающие высокой стойкостью к кислороду воздуха (см. гл. 7), или основанные, наконец, на нанесении из газовой фазы на углеродный материал веществ, стойких к кислороду. [c.278]

В лабораторных условиях БашНИИ НП были организованы углубленные исследования наиболее потенциальных видов сырья концентратов нативных асфальтенов из различных нефтей и различных фракций смол пиролиза бензина. Освоены известные и разработаны новые методики углубленного исследования пеков. На экспериментальной базе института - Уфимском опьп ном заводе (УОЗ) создана серия опытных установок. зля отработки технологии получения высокоплавких пеков. Изучались преимущества и недостатки вариантов технологии в стационарном объеме и непрерывном потоке [3, 9]. В 1989-1990 годах на базе накопленного жсдериментального материала и опыта была создана гтсрупненная установка по получению пеков - до 45 т/ год. Схема установки позволяет осуществлять термообработку исходного сырья как в стационарном объеме, так и в непрерывном потоке, исследовать как стадию первичной термообработки, так и стадию окончательного доведения пека до кондиции. Эта установка является важным элементом в комплексе организации исследований в этом направлении, так как, кроме вышеперечисленных возможностей, на ней могут быть получены различные образцы пеков в объемах, позволяющих организовать исследования и промышленную отработку стадий получения углеродного волокна и, соответственно, изделий из него. На ней было наработано десять т волокнообразующего пека для НПО Химволокно (г. Мытищи) и около двух т. для НПО Химволокно (г. Чернигов). [c.17]

Карбонизацией текстильной пряжи получают углеродные волокна. В качестве исходного материала используют, в частности, полиакрилонитрильные и целлюлозные волокна рейон [21]. Такие волокна отличаются высокой термостойкостью и имеют большой модуль упругости. Введение 50% (об.) этих волокон в эпоксидную смолу обеспечивает прочность материала, равную прочности стали (при гораздо меньшей плотности). Такой наполнитель может быть в виде непрерывных нитей, коротких волокон, ткани и лент. [c.109]

Предшественниками УВМ являются оргаиические волокна, ибо, исходя только из полимеров волокнистой формы, можно получить угле-родяые волокна. УВМ имеют разнообразную текстильную форму, которая определяется геометрией исходного материала. При использовании нитей получается углеродная нить, из жгута вырабатывается углеродный жгут, из тканых материалов — углеродные ткани различной структуры, при резке углеродного жгута получается штапельное волокно (войлок) или КН01П. Разработаны способы изготовления тканей (полотно, трикотаж) из углеродных нитей, а также гибридных тканей на основе углеродных и органических или стеклянных волокои. [c.237]

Углеродные волокнистые материалы имеют разнообразную форму. Они могут изготовляться в виде нитей бесконечной длины, жгутов, войлока, лент, тканей разнообразного ассортимента, трикотажных изделий и т. д. Конечная форма углеродного материала определяется формой исходного сырья. Так, для получения углеродных нитей бесконечной длины применяется исходное волокно аналогичной формы при производстве углеродного жгута исходное волокно имеет форму жгута войлок можно получать непосредственно из резаного щтапельного волокна или путем резки углеродного жгутового волокна производство углеродных тканей оснр-вано на термообработке тканей, полученных из исходных волокон, и т. д. [c.14]

За последние годы получено большое число новых термостойких волокон, содержащих гетероциклы в ряде случаев с системой сопряженных связей пли целиком построенных из ароматических звеньев. К ним относятся номекс (НТ-1), фенплон, волокна па основе полиимидов, полибензоксазолов, полиоксадназолов, полпбенз-имидазолов и лестничных полимеров [29, с. 158]. Эти волокна представляют интерес с точки зрения использования пх в качестве исходного материала для получения углеродных волокон. [c.224]

Карбонизация окисленного волокна ироводится в среде азота со скоростью подъема температуры 5°С/мин и выдержкой в конце процесса в течение 15 мин. При конечной температуре карбонизации 1000°С потерн массы материала составляют 29,8 /о. Следовательно, выход углеродного волокна в пересчете на исходный ПВХ равен 21 %. [c.230]

В патенте [49] рекомендуется углеродные материалы покрывать нитридом бора, что достигается простыми приемами. Готовится смесь одинаковых количеств борной кислоты и мочевины. Для сплавления компонентов смесь нагревается до 140 °С, зате.м охлаждается до 100 °С и растворяется в воде. Углеродная или частично карбонизованная ткань (или любая другая форма углеродного материала) пропитывается раствором, избыток раствора отжимается, ткань высушивается при 150 °С в течение 5 мин. В процессе обработки компоненты равномерно распределяются на поверхности и проникают в поры волокна. Пропитанная ткань подвергается термической обработке в инертной атмосфере при температуре 966—1078 °С, при этом образуется BN. Если применяется частично карбонизованная ткань, то во время термической обработки происходит ее дополнительная карбонизация. Чтобы предохранить поверхность материала от повреждения, охлаждение ткани от 966—1078 до 160 С проводится в вакууме или инертной среде, а далее до комнатной температуры — на воздухе. Содержание BN на углеродном волокне не должно превышать 4 вес.%. При содержании BN менее I вес.% эффект не достигается, а при содержании выше 4 вес.% возрастает хрупкость волокна (ткани). Содержание BN регулируется степенью пропитки ткани исходными компонентами. Нитрид бора прочно связан с углеродным волокном. [c.278]

Институтом металлургии АН СССР совместно с ШИграфитом разработан композиционный материал, обладающий относительной массой в три раза меньшей, чем у стали,при прочности, соответствуюш.ей высококачественной стали. Исходными материалами для производства композиционного материала являются углеродные волокна и алюминий или его сплавы. [c.13]

В патентах [3, 73] предложено исходное гидратцеллюлозное волокно или карбонизованный материал обрабатывать соединениями, придающими специфические свойства углеродным материалам. Так, например, при обработке MgO и 2гОг повышается огнестойкость при обработке СиО и СигО изменяются сорбционные свойства. [c.111]