Углеродные волокна - Лабораторная Работа, раздел Механика, Структурных и механических характеристик пенопластов Углеродные Волокна Относятся К Классу Наиболее Перспективных Армирующих Матер...
Углеродные волокна относятся к классу наиболее перспективных армирующих материалов, так как обладают рядом ценных и даже уникальных свойств. Они имеют низкую плотность (1,43…1,83 г/см3), высокую прочность (до 3500 МПа) и удельную прочность, высокую жесткость (модуль упругости Е = 250…600 ГПа ) и удельную жесткость. Кроме этого углеродные волокна имеют высокую теплостойкость (в вакууме или в инертной среде), низкие коэффициенты трения и термического расширения. Они могут быть проводниками и полупроводниками.
Углеродные волокна подразделяются на карбонизированные (максимальная температура термообработки – 900…2000°С, содержание углерода – 80…90%) и графитизированные (температура термообработки – до 3000°С, содержание углерода – выше 99%).
Углеродные волокна получают методом термохимической переработки органических углеродсодержащих волокон:
с) волокон, получаемых из углеродных (нефтяных и каменноугольных) пеков.
Наиболее дешевыми и доступными исходными материалами являются нефтяные и каменноугольные пеки, представляющие собой смесь олигомерных продуктов. Волокна из них формируют, пропуская расплав при температуре 100…350°С через фильеры диаметром 0,3 мм. Затем сформованное волокно вытягивают до степени вытяжки 100 000…500 000%. При этом достигается высокая ориентация макромолекул волокна.
Процесс получения углеволокна включает в себя следующие этапы:
1. Формирование исходного волокна.
2. Термохимическая переработка волокна на ранней стадии карбонизации при нагреве до температуры 450…700°С. При этом с помощью химических реакций удаляются радикалы, входящие в структуру ценных молекул полимера. В результате остается основная цепь молекул полимера, состоящая из атомов углерода.
3. Высокотемпературная карбонизирующая или графитизирующая обработка волокна с нагревом до 2000 или 3000°С.
Термохимическую обработку проводят в вакууме или инертной среде – азоте, гелии, аргоне. Для улучшения качества волокон и предотвращения усадки термохимическую обработку проводят одновременно с некоторой вытяжкой волокон (волокна должны быть в натянутом состоянии).
Существенное влияние на свойства углеродных волокон оказывает конечная температура термообработки. Изменяя ее, можно управлять свойствами волокна.
Свойства некоторых углеродных волокон и их марки приведены в
табл. 2.3.
Углеродные волокна имеют фибриллярное строение (рис. 2.3).
Характерный элемент структуры – закрытые поры, которые могут занимать до 33% объема волокна. Поры имеют иглоподобную форму, ориентированы вдоль основного волокна, их средняя длина – (2…3)∙10-2 мкм, а диаметр – (1…2)∙10-3 мкм. Увеличение числа пор снижает прочность волокна при растяжении. Углеродные волокна, применяемые для армирования конструкционных материалов, условно подразделяют на две группы: высокомодульные (Е = 300…700 ГПа, σƒ = 2,0…2,5 ГПа) и высокопрочные Е = 200…250 ГПа, σƒ = 2,5…3,2 ГПа).
Получены также волокна, в которых сочетаются высокая прочность и высокий модуль упругости.
Углеродные волокна удовлетворительно поддаются текстильной переработке, поэтому их достаточно широко используют в виде тканей. Но довольно часто они используются и в виде ровингов, ровницы, жгутов и других видов материалов.
СОДЕРЖАНИЕ Лабораторная работа Получение и исследование структурных и механических характеристик пенопластов...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Углеродные волокна
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Производство пенопластов и деталей из них
Технология производства пенопластов состоит из операций приготовления композиции, введения газовой фазы в полимерную среду (чаще всего путем вспенивания), придания вспененной массе необходимой форм
Пенополиуретаны
Композиции для производства пенополиуретанов содержат изоцианаты, гидроксилсодержащие олигомеры, воду, катализаторы, эмульгаторы, а иногда еще и наполнители, красители и антипирены (вещества, снижа
Пенопласты на основе фенолоформальдегидных смол
(пенофенопласты)
Для производства пенофенопластов используют фенолоформальдегидные смолы резольного (термореактивные) и новолачного (термопластичные) типа, реже фенолоамин
Пенопласты на основе эпоксидных смол
(пеноэпоксиды)
Пеноэпоксиды – газонаполненные материалы на основе эпоксидных смол. Чаще всего это жесткие материалы с замкнутой структурой ячеек. Основой композиции при по
Порядок выполнения работы
1. Получить пенополистирол с различной кажущейся плотностью вспениванием гранул, содержащих низкокипящую жидкость.
1.1. Провести предварительное вспенивание гранул. Изменяя продолжительнос
Протокол экспериментов
Таблица 1.1
Марка исходного
материала
Время предварительного вспенивания
tпред. всп, мин
Насыпная плотность
Непрерывные волокна
Наиболее часто для производства деталей, узлов и агрегатов на основе полимерных матриц применяют стеклянные, органические, углеродные, борные волокна, а также тканые и нетканые материалы на их осно
Стеклянные волокна
При сравнительно малой плотности ((2,4…2,6)∙103 кг/м3) стеклянные волокна имеют высокую прочность, низкую теплопроводность, стойкость к химическому и биологическому возд
Органические волокна
Чаще всего для производства изделий АКТ используют волокна на основе ароматических полиамидов (арамидные волокна). Применяют также полиамидные (например капрон, найлон и др.) и полиимидные волокна.
Борные волокна
Волокна бора являются одним из перспективных армирующих материалов композитов с полимерной и металлической матрицами. Волокна бора имеют довольно низкую плотность (2,55…2,65 г/см3), высо
Металлические волокна и проволоки
Металлические волокна или проволоки наиболее экономичны и часто являются очень эффективными армирующими материалами. Для композиционных материалов, работающих при низких и умеренных температурах, и
Волокна с металлическими и керамическими покрытиями
Нанесение на неметаллические и металлические волокна очень тонких металлических покрытий может существенно улучшить свойства волокна и КМ на их основе.
Покрытия при этом могут выполнять сл
Коротковолокнистая арматура
В качестве коротковолокнистой арматуры можно использовать измельченные минеральные волокна, например волокна асбеста. Но наиболее
перспективными являются нитевидные монокристаллы или усы.
Входной контроль армирующих материалов
Целью входного контроля является не только отбраковка некондиционных материалов, но и установление конкретных значений параметров в пределах допуска для последующей корректировки те
Методика проведения входного контроля
Проверке качества армирующих материалов по порокам внешнего вида, соответствия геометрическим размерам и требованиям нормативно-технической документации подвергают 5% объема контролируемых материал
Протокол экспериментов
Таблица 2.14
Результаты контроля и испытания нитей (ровингов)
№ п/п
Вид
армирующего материала
(нитей)
Диаме
Полимерные связующие на основе полиэфирных смол
Большую часть полиэфирных смол используют в качестве матричных материалов при производстве деталей, узлов и агрегатов из стеклопластиков в авиационно-космической технике, кораблестроении, автомобил
Полимерные связующие на основе эпоксидных смол
Эпоксидные смолы и многокомпонентные связующие на их основе широко применяются в качестве матричных материалов при производстве деталей, узлов и агрегатов АКТ из ПКМ. Это объясняется их высокой адг
Полимерные связующие на основе фенолоформальдегидных смол
Фенолоформальдегидные смолы применяют в качестве связующего благодаря хорошо налаженному и относительно простому их производству, низкой себестоимости и сочетанию таких ценных свойств в отвержденно
Связующие на основе кремнийорганических смол
Кремнийорганические смолы (полиорганосилоксаны) отличаются от других смол высокой теплостойкостью и возможностью работать в широком интервале температур (173…623 К). Кроме этого они проявляют высок
Матричные материалы на основе термопластичных смол
Для изготовления деталей конструкционного, радио- и электротехнического назначения довольно широко применяются термопластичные смолы; полиэтилены, полипропилены, фторопласты, полиэтилентерефталаты,
Приготовление связующих
Перед употреблением все компоненты связующего должны пройти входной контроль на соответствие паспортным данным.
Связующие готовят партиями. За партию принимают количество связующего, изгот
Связующего
Контроль связующего проводят для каждой партии по окончании приготовления, а также после хранения ранее приготовленного связующего перед пропиткой армирующего материала. Основными технологическими
Массы капли
Прибор состоит из штатива 1, на котором с помощью держателя 2 закреплена изогнутая стеклянная трубка 3, свободная для проникновения раствора с одной стороны и имеющая резиновую груш
Порядок выполнения работы
1. Изучить и законспектировать содержание работы.
2. Определить необходимое количество связующего и его компонентов (табл. 3.4, 3.5 и формулы (3.2), (3.3) для пропитки зада
Особенности производства деталей, узлов и агрегатов из КМ
Важнейшее преимущество композиционных материалов – возможность создания из них деталей, узлов и элементов конструкций с заранее заданными свойствами, наиболее полно отражающими характер и условия р
С металлическим покрытием
(диаметр усов - 0,025 мм, Vв = 0,45)
Требования к матричным материалам:
- высокая адгезия к армирующим материалам;
- химическая стойкост
Определение прочности однонаправленных КМ
с непрерывными волокнами в направлении армирования
Исходными данными для расчета являются (рис. 4.3):
1) диаграмма истинных напряжений s = f(e) волокна (1);
2) диа
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с целью и содержанием лабораторной работы.
2. Получить задание для расчета двух видов однонаправленных КМ (см. приложение).
3. Выписать название, марку и основные
Теории адгезии
Под адгезией принято понимать сцепление, возникающее между двумя приведенными в соприкосновение разнородными материалами.
В случае клеевых соединений адгезия – это сцепление между к
Выбор клея и его компонентов
При выборе клея учитывают прежде всего химическую природу склеиваемых материалов, а также условия работы клеевого соединения, конструктивные особенности изделия и требования к технологическим свойс
Влияние наполнителей на свойства клеев и клеевых соединений
Различные наполнители органической и минеральной природы оказывают существенное влияние на процесс формирования адгезионного контакта и свойства клеевого соединения. Введение наполнителей снижает о
Общие этапы технологии склеивания деталей
1. Подготовка склеиваемых поверхностей – заключается в подгонке, зачистке и обезжировании склеиваемых поверхностей. Иногда требуется специальная обработка поверхностей перед склеиванием.
Клеи на основе немодифицированных фенолоформальдегидных смол
В зависимости от соотношения исходных продуктов (фенола и формальдегида, применяемых инициаторов или катализаторов (щелочных или кислых) и режима изготовления фенолоформальдегидные смолы подразделя
Модифицированных поливинилацеталями
К этой группе относятся клеи типа БФ. Наиболее широко известны клеи марок БФ-2, БФ-4, представляющие собой спиртовые растворы термореактивной фенолоформальдегидной смолы, совмещенной
Теплостойкие и высокотеплостойкие клеи
Клей ВК-8 - фенолокремнийорганическая композиция, модифицированная синтетическим каучуком. Композиция содержит неорганический наполнитель.
Прочность - до 250 кгс/см2 при
Клеи на основе эпоксидных смол
Эпоксидные клеи состоят из эпоксидной смолы, отвердителя и пластификатора. Пластификатор, как правило, вводится в состав смолы и тогда клей двухкомпонентный. В зависимости от применяемых отвердител
Изделий из оргстекла
В качестве клеев для склеивания оргстекла используют чистые растворители, клеящие лаки и полимеризационные клеи.
Клеи-растворители широко применяют для склеивания изделий из органического
до 3500 МПа) и удельную прочность, высокую жесткость (модуль упругости Е = 250…600 ГПа ) и удельную жесткость. Кроме этого углеродные волокна имеют высокую теплостойкость (в вакууме или в инертной среде), низкие коэффициенты трения и термического расширения. Они могут быть проводниками и полупроводниками.
Новости и инфо для студентов