Справочник по композиционным материалам

УГЛЕРОДНЫЕ (ГРАФИТОВЫЕ) ВОЛОКНА И КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ИХ ОСНОВЕ

Вопросы технологии получения и переработки материалов с высокими прочностными и жесткостными характеристиками лежат в основе исследований композитов, в которых армирующим компонентом является волокно. Используя волокна с высокими механической прочностью и модулем упругости и с низкой плот­ностью (такие, как углеродные, борные или стеклянные) в соче­тании с существенно менее жесткими связующими (полиэфирные, эпоксидные или полиимидные), получают целый класс материа­лов, удельные свойства которых выше аналогичных для металли­ческих сплавов. Прочные, жесткие, а главное легкие материалы находят широчайшее применение. Технология изготовления ком­позиционных материалов позволяет создавать структуру их не­посредственно для данного конкретного применения (см. при­ложение Б, кн. 2).

Основным высокопрочным, высокомодульным армирующим компонентом при создании высокопрочных, высоконаполненных композитов с органическими связующими являются углеродные (графитовые) волокна (УВ). Уникальные свойства композицион­ных волокнистых материалов (КВМ) с углеродными волокнами определяются, в первую очередь, высокими механическими свой­ствами самих волокон. Эти характеристики обусловлены высокой анизотропией механических свойств кристаллов графита. Кри­сталлографическая структура идеального кристалла графита по­казана на рис. 11.1, а [1]. Расстояние между плоскостями кри­сталла графита составляет 3,35 А. В базовых плоскостях атомы углерода соединены очень прочными ковалентными связями. Теоретический предел прочности и теоретический модуль упру­гости кристалла графита при растяжении вдоль плоскости слоев составляют соответственно 100 [3, 4 ] и 1000 ГПа [2]. Межплоско­стное взаимодействие определяется относительно слабыми ван - дер-ваальсовыми силами, что приводит к низким значениям механических свойств кристалла в направлении, перпендикуляр­ном к слоям. Так, например, теоретический модуль упругости поперек слоев составляет только 35 ГПа.

В углеродных волокнах структура кристаллитов далеко не так совершенна, как показано на рис. 11.1, а. Вместо жесткофик»
сированных графитовых плоскостей наблюдается так называемая турбостратная структура (рис. 11.1, б). Межплоскостное расстоя­ние в таких элементарных кристаллографических участках со­ставляет 3,40 ... 3,45 А (по сравнению с 3,35 А в «совершенном» кристалле), и ориентация плоскостей относительно оси волокна существенно ниже. С увеличением степени ориентации графито­вых плоскостей, обладающих Высокими механическими свой-

Рис. 11.1. Кристаллографическая структура идеального кристалла графита (а) и графита с турбостратной структурой (б)

А)

Ствами благодаря сильным углеродоуглеродным ковалентным связям, при уплотнении этих плоскостей возрастают и продольные свойства волокна. С увеличением степени ориентации волокна растет модуль упругости.

В этой главе термин «графитовые волокна» будет применяться к волокнам, подвергнутым температурной обработке при 1700 °С, обладающим высокой степенью ориентации и имеющим высокий модуль упругости (~345 ГПа). Термин «углеродные волокна» применим к волокнам, модуль которых не превышает 345 ГПа, степень ориентации меньше, а температура термообработки ниже

1700 °С.

Справочник по композиционным материалам

Пластики, полученные методом намотки

Быстрое развитие исследований и применение материалов, полученных намоткой, привело к созданию большого числа специ­фикаций и стандартов на методы их испытаний. Следующие стан­дарты ASTM представляют собой интерес: ASTM D2290-76. Определение предела …

Другие виды испытаний

Ряд испытаний должен проводиться при повышенных темпера­турах. Зависит это от типа композиционного материала и области его применения. Обычные композиты не должны терять проч­ность и модуль после получасовой экспозиции при темпера­туре …

Влияние длительной выдержки в окем*М;-г! иа глубине 1737 м на свойства СВКМ

Показатель Исходные значения После выдерж­ки на глубине 1737 м в тече­ние 1045 сут Показатель Исходные значення После выдерж­ки на глубине 1737 м в тече­ние 1045 сут А0Ж( МПа £сш, ГПа …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.