Справочник по композиционным материалам
УВ из ГТЦ-волокна
11.3.3.1. Процесс получения УВ из ГТЦ
Процесс, при котором ГТЦ-волокно превращается в углеродное, может быть разделен на следующие четыре стадии: формование; стабилизация; карбонизация;
Графитизационное вытягивание.
Каждая из этих стадий обсуждается ниже.
11.3.3.2. Характеристики волокон из ГТЦ
Волокна на основе гидрата целлюлозы получаются методом мокрого формования из древесной целлюлозы. Эти волокна являются самыми распространенными и используются как в текстильном производстве для изготовления одежды, так и для производства шинного корда. Однако в 1959 г. [20] это волокно стало широко использоваться как сырье при получении высокопрочного, высокомодульного углеродного волокна [187, 188] для использования в композиционных материалах [22, 26, 27].
Промышленность выпускает несколько видов ГТЦ-волокон. Была изучена возможность [18] получения УВ из медно-аммиач - ного, омыленного ацетатного и вискозного кордного волокна. УВ, полученные из этих волокон, имели большую пористость [18, 189]. В то же время полиинозные и вискозные волокна [18, 187, 188] с более высокими степенями полимеризации оказались хорошим сырьем для получения У В с очень высокими свойствами.
|
|
Молекулярная структура ГТЦ представлена на рис. 11.32 [192]. В составе целлюлозы имеется значительное количество водорода и кислорода. Следовательно, после карбонизации выход конечного продукта составит не более 55 % [69]. Реально же вы-
|
Рнс. 11.32. Молекулярная структура гидрата целлюлозы |
Ход лежит в пределах 10 ... 30 % [69, 193]. Это является одним из основных факторов, ограничивающих применение ГТЦ-во - локон как исходного сырья для получения УВ. В настоящее время проводятся интенсивные исследования с целью повысить выход пиролизованного волокна [194]. Окидо [195, 196] сделал попытку увеличения выхода углерода, проводя термическую обработку в потоке паров НС1, чем повысил выход до 37 %. Сходные исследования по обработке волокна при низкой температуре в потоке газа-носителя—воздуха [194, 197 — 200], кислорода [18], хлора [201, 202] — также привели к увеличению выхода углеродного волокна.
Одним из эффективных методов повышения выхода углеродного волокна оказалась пропитка ГТЦ замедлителями горения [18]. Бэкон [18] установил, что такие материалы предотвращают дегидратацию целлюлозы и стабилизируют молекулы относительно образования летучих и смол. Азотсодержащие соли сильных кислот [203], кислоты или кислые соли [195, 204—206], галогениды металлов [207], различные производные фосфорной кислоты [208, 209], хлорсиланы [210—213] и другие вещества оказываются весьма эффективными в процессах импрегнирования ГТЦ [18, 190, 214—218].
