Высокопрочное углеродное волокно
Cтраница 2
В 1971 г. Сара запатентовал способ получения композиционного материала с матрицей из медноникелевого сплава, армированной высокопрочными углеродными волокнами. Способ заключается в последовательном электролитическом нанесении на углеродные волокна никелевого и медного покрытия и дальнейшем прессовании их при 900 С. Механические характеристики полученного композиционного материала были невысоки: о в - 380МН / М3 ( 38 8 кгс / мм2) и Е - 180 ГН / м2 ( 18 400 кгс / мм2), что, по-видимому, обусловлено расслоением и пористостью композиции, а также неравномерным распределением армирующих волокон в материале вследствие неоднородности исходных металлических покрытий по толщине. [16]
В соответствии с работой [13] и рис. 7.14, электропроводность в поперечном направлении GCT имеет более низкое значение и мало различается для композиционных материалов на основе высокомодульных и высокопрочных углеродных волокон. Степень анизотропии, определяемая отношением OCL / GCT, равна приблизительно 100 для композиционных материалов с объемной долей волокна ф / г 0 4 и уменьшается с увеличением объемной доли волокон. [17]
 |
Зависимость электропроводности в поперечном направлении однонаправленных композиционных материалов на основе эпоксидной смолы и непрерывных и рубленых углеродных волокон при 20 С от их объемной. [18] |
В соответствии с работой [13] и рис. 7.14, электропроводность в поперечном направлении ост имеет более низкое значение и мало различается для композиционных материалов на основе высокомодульных и высокопрочных углеродных волокон. Степень анизотропии, определяемая отношением OCL / GCT, равна приблизительно 100 для композиционных материалов с объемной долей волокна ср 0 4 и уменьшается с увеличением объемной доли волокон. [19]
 |
Типичные свойства ( при 300 К армирующих волокон для слоистых пластиков низкого давления. [20] |
Модуль упругости слоистых пластиков, армированных высокомодульным углеродным волокном, составляет более 310 ГПа при прочности 690 МПа. И наоборот, прочность пластиков, армированных высокопрочным углеродным волокном, превышает 1380 МПа, а величина модуля составляет 138 ГПа. Отрицательный коэффициент линейного расширения волокна позволяет получать углепластики, имеющие почти нулевое значение этой характеристики. Углепластики имеют сравнительно низкую прочность в поперечном направлении и, как правило, применяются исключительно в случаях одноосного нагружсния. [21]
В настоящее время в США 7000 тонн в год высокопрочных углеродных волокон с использованием эпоксидных смол в качестве матрицы применяют для производства авиационно-космической техники. Кроме того, составленные на основе данных материалов композиты обладают электропроводящими свойствами. [22]
Как видно из приведенных данных, в скором времени эти затраты значительно снизятся. Таким образом, уже в ближайшие годы конструкционные композиции на основе высокопрочных углеродных волокон должны найти широкое применение. [23]
В зависимости от способа получения полимерные волокна имеют различную конфигурацию среза: близкую к кругу, фасолеподобную, звездообразную. Волокнам с круглым сечением отдается предпочтение при выборе исходного сырья для получения высокопрочных углеродных волокон. [24]
При использовании вискозной кордной нити, имеющей поперечное сечение, близкое к кругу, диаметром 10 - 15 мкм, получается углеродное волокно почти цилиндрической формы. В ряде работ волокнам с круглым сечением отдается предпочтение при выборе исходного сырья для производства высокопрочных углеродных волокон. [25]
По-видимому, при этом волокна становятся гладкими и их адгезия к матрице значительно ослабляется по сравнению с высокопрочными волокнами. Сопротивление сдвигу между слоями уменьшается, в связи с чем высокая теоретическая эффективность не реализуется из-за снижения способности передавать нагрузку от слоя к слою. Высокопрочные углеродные волокна практически предпочтительны для высокожестких конструкций, поскольку они воспринимают до 100 % общей нагрузки. Упругие волокна в зависимости от используемой матрицы зачастую могут воспринимать только 40 - 70 % от предельно допустимой нагрузки. Кроме того, несмотря на высокую жесткость графита, его работа на сжатие обычно несколько ниже, чем на растяжение. [26]
С практической точки зрения, а также в теоретическом плане большой интерес представляет связь между прочностью гидратцел-люлозного волокна и углеродного волокна. Можно только предполагать, что для получения высокопрочного углеродного волокна необходимо применение высокопрочного вискозного корда; при производстве других углеродных волокнистых материалов требования к исходному волокну менее жесткие. [27]
ПАН-Волокно наряду с гидратцеллюлозным волокном является одним из основных видов сырья, применяемого для получения углеродных волокнистых материалов. Из него изготовляют главным образом высокопрочные высокомодульные углеродные волокна. Благодаря особенностям строения полимера и его промежуточным переходным структурам высокопрочные углеродные волокна удается получить сравнительно простым способом. [28]
Наиболее распространенным типом армированных волокнами пластмасс являются стеклопластики. Много позже, в 1959 г., фирмой UCC ( США) был разработан метод получения высокопрочных углеродных волокон путем высокотемпературной обработки вискозы, а в 1965 г. - метод получения высокомодульных углеродных волокон. [29]
Страницы: 1 2 3