"ПОЛИЭТИЛЕНПЛАСТИК"
Инжиниринг сверхлегких сверхпрочных композиционных изделий.
+79872966553
pfrplastic@gmail.com
Казань
420029 Россия Республика Татарстан г Казань 420025 Казань, ул.Толстова, д.15
Оцените нашу компанию
Всего отзывов: 5 Средний балл: 4.20
 
Голосование

Удобен ли наш сайт?

Да, все понятно и удобно Можно разобраться На сайте трудно разобраться Сайт неудобен
Рекомендуем:

Углеродные волокна

Общая характеристика
Углеродные волокна являются одним из основных видов армирующих элементов, применяемых для создания высокомодульных высокопрочных композитных материалов.
Распространение УВ связано в первую очередь с их высокими механическими свойствами. Потенциальные возможности УВ определяются строением кристаллов графита, из которого они состоят, и теоретическими значениями характеристик его свойств.
В идеальном кристалле графита атомы углерода сгруппированы по базовым плоскостям. В каждой плоскости атомы связаны силами химического взаимодействия (ковалентные связи), между плоскостями действуют сравнительно слабые силы межатомного взаимодействия (ван-дер-ваальсовые силы). Теоретические предел прочности и модуль упругости при растяжении вдоль атомных плоскостей составляют соответственно 100 и 1000 ГПа (для сравнения — реальный модуль упругости стали равен 200 МПа). Значения характеристик в направлении нормали к атомным плоскостям значительно ниже, например, модуль упругости равен 35 ГПа.
В зависимости от степени реализации потенциальных свойств волокна принято подразделять на графитовые и углеродные. Графитовыми называют волокна с высокой степенью ориентации атомных плоскостей, что проявляется в высоких значениях модуля упругости (более 345 ГПА), углеродными — волокна с более низкими характеристиками (модуль упругости не превышает 345 ГПа).
Общепринятая технология производства углеродных волокон основана на термической обработке различных органических волокон: гидратцеллюлозных (ГТЦ), полиакрилонитрильных (ПАН), пека, полиэфиров, полиамидов и др. полимеров. Наиболее пригодными по разным причинам (включая технологические и экономические) оказались ГТЦ (вискозные), ПАН и пеки.
Интерес к УВ появился в середине 20 в., когда велись поиски материалов, пригодных для использования в качестве компонентов композитов для изготовления ракетных двигателей. УВ по своим качествам оказались од¬ними их наиболее подходящих для такой роли армирующими материалами. Характерные особенности УВ: высокая термостойкость, хорошие теплоизоляционные свойства, коррозионная стойкость к воздействию газовых и жидких сред, высокие удельные прочность и жесткость. При изготовлении углеродных волокон нового поколения применялась ступенчатая высокотемпературная обработка ГТЦ-волокон (900, 2500 °C), что позволило достичь предела прочности при растяжении 330 ... 1030 МПа и модуля упругости 40 ГПа.
Несколько позднее (в 1960 г.) была предложена технология производства «усов» графита с прочностью 20 ГПа и модулем упругости 690 ГПа. «Усы» выращивались в электрической дуге при температуре 3600 °C и давлении 0,27 МПа (2,7 атм). Совершенствованию этой технологии уделялось много времени и внимания на протяжении ряда лет.
Практически одновременно с технологией производства графитовых «усов» был предложен метод получения УВ из полиакрилнитрила (ПАН). Характеристики первых ПАН-волокон были невысоки, но постепенно технология совершенствовалась и уже через 10 лет (к 1970) были получены ПАН-волокна с пределом прочности 2070 МПа и модулем упругости 480 ГПа. Показана возможность получения ПАН-волокон с еще более высокими механическими характеристиками: модуль упругости до 800 ГПа, предел прочности более 3 ГПа.
Позже всех остальных была предложена технология получения УВ из пеков. Пеки представляют собой термопластичные смеси полициклических ароматических углеводородов. Чаще всего пеки получают в процессе переработки каменноугольной смолы или нефти. При нагревании до температуры около 400 °C пеки претерпевают различные изменения: из них улетучиваются низкомолекулярные соединения, происходят полимеризация, разрыв химических связей и перегруппировка молекулярных структур. При температуре выше400 °C в изотропном жидком пеке появляются шарики, обладающие высокоориентированной структурой (мезофаза), свойства которых напоминают свойства жидких кристаллов. При продолжительном нагревании эти шарики сливаются и затвердевают в виде больших областей с упорядоченной слоистой структурой. При нагревании до 2500 °C и выше происходит карбонизация пека. Волокна, полученные из расплавов пеков, обычно имеют изотропные или близкие к изотропным свойства и сравнительно невысокие механические характеристики. За счет специальных технологических приемов механические свойства УВ из пеков могут быть повышены до уровня ПАН-волокон.
Сырье для получения УВ
Одним из наиболее эффективных методов получения УВ является пиролиз органических волокон. Распространение именно этого метода получения УВ связано с тем, что в настоящее время налажено массовое производство органических волокон различных видов. УВ, полученное пиролизом, имеет достаточно высокую гибкость и длину; характеристики исходных (органических)волокон обладают высокой воспроизводимостью и могут варьироваться в широких пределах.
Общие требования ко всем видам волокон, которые могут использоваться при производстве УВ: сохранение целостности на всех стадиях производства; не слишком высокое содержание летучих элементов (сохранение массы волокна в процессе переработки в УВ); склонность атомов углерода к образованию графитовых плоскостей; максимально низкая цена. Как отмечалось ранее, наиболее пригодными для переработки в УВ являются полиакрилонитрильные (ПАН) и вискозные (ГТЦ) волокна.

Читайте также

Оцените нашу компанию
Всего отзывов: 5 Средний балл: 4.20
 
Голосование

Удобен ли наш сайт?

Да, все понятно и удобно Можно разобраться На сайте трудно разобраться Сайт неудобен
Рекомендуем: