химический каталог




Углеродные волокна

Автор С.Симамура

х волокон и их свойства

та при температуре 1000 - 1500 "С. Оптимальная температура прогрева для получения углеродных волокон с высокими прочностью и удлинением составляет, по-видимому, 1200 — 1400 °С. Высокомодульные углеродные волокна получают при более высокой температуре — около 2500 °С. В процессе предварительной обработки (рис. 2.2) волокна ПАН окисляются и приобретают лестничную структуру [3] . Лестничная структура возникает в результате внутримолекулярной конденсации в процессе карбонизации; при этом образуется полициклическое ароматическое химическое соединение. По мере повышения температуры увеличивается и доля циклических структур. В волокнах, прошедших все стадии температурной обработки, молекулы или ароматические фрагменты расположены таким образом, что главные оси молекул или циклических структур параллельны оси волокон [4] • В процессе прогрева создается натяжение волокон, так что степень их ориентации не снижается. Наиболее важно поддерживать натяжение волокон на стадии их предварительной обработки. На рис. 2.3 показано, что по мере увелио

II н,с' ^c^ -с

I I I

воздушная

CN CN CN ПН „ карбониПАН

cpeDafmeM- ОН Н заиия

аи ош ч ' ,^ ции ароматических

N тле/гул

О И

I I Н

Лестничная структура

Рис. 2. 2. Схема превращения молекул ПАН в молекулы с лестничной структурой и конденсированные ароматические молекулы в процессе предварительной обработки и карбонизации.

чения степени натяжения волокон ПАН при указанной предварительной обработке возрастает их модуль упругости и соответственно увеличивается модуль упругости углеродных волокон [5] .

Обычно исходные волокна ПАН содержат несколько процентов привитых мономеров. В зависимости от их содержания изменяется характер термического разложения волокон ПАН. Наличие примесей приводит к замедлению образования лестничной структуры на стадии предварительной обработки волокон или к уменьшению скорости образования сшитой молекулярной структуры. Поэтому огнестойкость углеродных волокон зависит от содержания привитых мономеров в исходных волокнах ПАН. Разумеется, необходимо выбрать подходящие условия предварительной обработки для каждого типа волокон ПАН. Это связано с определенными трудностями, так как термическая обработка влияет на прочность при растяжении и другие характеристики углеродных волокон. Поэтому фирмы-изготовители углеродных волокон используют в каждом отдельном случае соответствующие волокна ПАН.

Рассмотрим влияние условий получения углеродных волокон на их механические свойства. Модуль упругости углеродных волокон возрастает с увеличением температуры прогрева (рис. 2.4) [6] . Прочность при растяжении возрастает с ростом температуры прогрева на стадии карбонизации и снижается на стадии графитизации (рис. 2.5) [6] . Улучшение свойств в процессе карбонизации связывают с ростом ароматических фрагментов, из которых состоят углеродные волокна, с процессом взаимного сшивания этих фрагментов, повышением степени ориентации, усложнением текстуры волокон и другими факторами. Снижение прочности в процессе дальнейшего повышения температуры происходит вследствие порообразования, связанного с выделением газов при реакции неорГлава 2

Получение углеродных волокон и их свойства

ганических примесных частиц с углеродом. На рис. 2.6 приведены зависимости прочности при растяжении от температуры прогрева для углеродных волокон, полученных из обычных волокон ПАН, в сравнении с углеродными волокнами на основе волокон ПАН, полученных прядением в особо чистых условиях из прядильного раствора, из которого специальным фильтрованием удалены примесные частицы [7] . Как следует из данных, приведенных на рис. 2.6, примесные частицы сильно влияют на прочность при растяжении углеродных волокон. О Используя волокна ПАН, внутри которых не содержится примесных частиц и поверхность которых не загрязнена, можно увеличить прочность углеродных волокон. Таким образом, прочность при растяжении углеродных волокон в значительной мере определяется наличием дефектов, и поэтому на всех этапах их производства (получения исходных волокон ПАН, термообработки, поверхностной обработки и т. д.) следует предотвращать возможность образования неорганических примесных включений, появление и развитие пор и других дефектов.

2.2.2. Углеродные волокна на основе жидкокристаллических пеков

Углеродные волокна на основе жидкокристаллических пеков получают из нефтяных пеков. Если выдерживать такие пеки в течение длительного времени при температуре 350 - 400 °С, то происходит реакция конденсации полициклических ароматических молекул, из которых состоят пеки, увеличивается их молекулярная масса и последующее объединение молекул приводит к образованию сферолитов. При дальнейшем прогреве происходит увеличение молекулярной массы, рост сферолитов и формируется непрерывная жидкокристаллическая фаза. Жидкие кристаллы обычно нерастворимы в хинолине и пиридине, но можно получить и жидкие кристаллы, растворимые в хинолине. Волокна на основе жидкокристаллических пеков,

страница 9
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80

Скачать книгу "Углеродные волокна" (2.73Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
медкомиссии краснопресненская
мобайлы фото
что такое системная красная волчанка
дс мегаспорт купить билеты на ледовое шоу

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(22.11.2017)