Химическая энциклопедия - углеродные волокна

(УВ), волокна, получаемые тер-мич. обработкой исходных хим. и прир. волокон (т. наз. пре-курсов) и характеризующиеся высоким содержанием (до 99,5% по массе) углерода. Исходными служат волокна на основе гидратцеллюлозы, сополимеров акрилонитрила, нефтяных и кам.-уг. пеков. Возможно использование и др. исходных волокон, напр, поливинилхлоридных, поливинилспирто-вых, полиоксазольных, феноло-формальд., но они не имеют пром. значения из-за сложной технологии получения, низкого качества и высокой стоимости УВ из них.

Получение УВ включает процессы формования исходных волокон (см. Формование химических волокон), их подготовит, обработку и три стадии термич. обработки. В ходе подготовит, обработки меняют хим. структуру волокон или вводят в них в-ва, регулирующие процесс пиролиза и обеспечивающие макс, выход кокса. Первая стадия термич. обработки низкотемпературный пиролиз при т-ре до 400 С, когда удаляются низкомол. продукты деструкции, образуются сшитые и циклич. структуры. При этом создают такие условия, чтобы возрастающая т-ра размягчения (плавления) волокна оставалась выше т-ры обработки и чтобы сохранялись ориентированное фибриллярное строение и форма волокна до его полного перехода в неплавкое состояние. Затем следуют две стадии высокотемпературной обработки карбонизация (при 800-1500 ⁰C) и графитизация (при 1500-3000 ⁰C). В их ходе завершается пиролиз, сопровождающийся удалением водорода и гетероатомов в виде летучих соед., и происходит образование углеродного полимера с заданной степенью упорядоченности. Варьируя упорядоченность структуры исходных волокон и условия высокотемпературной обработки, можно регулировать степень ориентации и кристалличность УВ, а также их физ.-мех. св-ва.

Тогда как высокотемпературная обработка проводится во всех случаях практически одинаково, подготовка и низкотемпературная обработка существенно различаются для разных видов исходных волокон. Так, гидратцеллюлозные волокна пропитывают катализаторами, многие из к-рых являются антипиренами ( фосфор и азотсодержащие соед., соли переходных металлов, хлорсиланы и др.), и после сушки подвергают термич. обработке с медленным подъемом т-ры до 400 ⁰C. Полиакрилонитрильные волокна подвергают термо-окислит. дегидратации и предварит. циклизации. Во избежание усадки их термообработку проводят на воздухе при т-ре 250-350 ⁰C под натяжением.

Пеки подвергают термообработке в жидком состоянии при 350-400 ⁰C с целью удаления низкомол. фракций и повышения их мол. массы. Формование пековых волокон ведут из расплава, после чего их подвергают окислению при 250-350 ⁰C для придания им неплавкости.

Карбонизацию и графитизацию всех видов волокон проводят в инертной среде под натяжением. Производя вытягивание, особенно на стадии графитизации, можно существенно повысить мех. св-ва (прочность, модуль упругости) УВ. В нек-рых случаях, напр, для получения волокон с заданными физ.-хим. св-вами, стадия графитизации исключается.

Вследствие высокой хрупкости готовые УВ перерабатываются с большим трудом. Поэтому текстильные материалы и изделия (ленты, шнуры, трикотаж, ткани, нетканые материалы и др.) сначала изготовляют из исходных волокон или нитей, а затем подвергают термообработке.

Хим. состав УВ зависит от условий их получения. С повышением т-ры термич. обработки содержание углерода увеличивается от 80 до 99,5%. Мол. структура УВ включает в осн. ароматич. конденсированные карбои гетерополицик-лич. фрагменты, а также углеродные цепи с двойными связями . В УВ содержатся гетероатомы N, О, Si, а на пов-сти имеются разл. функц. группы -гидроксильные, карбонильные, карбоксильные и др.

T. наз. надмолекулярная структура УВ включает фибрил-лярные образования с чередованием аморфных и кристаллич. областей. Последние состоят из ленточных или плоскостных участков графитоподобной структуры. С увеличением т-ры и натяжения при высокотемпературной обработке степень ориентации и кристалличность УВ возрастают.

УВ характеризуются высокой пористостью; площадь внутр. пов-сти достигает 50-400 м ²/г. Форма поперечного сечения УВ такая же, как у исходных волокон, а его площадь при пиролизе и карбонизации существенно уменьшается и составляет обычно ок. 16-100 мкм ². Поперечное сечение УВ на основе пеков при обработке меняется мало и достигает 900 мкм ².

Все УВ можно подразделить на три вида: частично карбо-низованные, угольные (карбонизованные) и графитированные, макс, т-ра термообработки к-рых соотв. ниже 500, 500-1500 и выше 1500 ⁰C, а содержание углерода соотв. меньше 90, 91-99 и выше 99% по массе. Иногда также выделяют неск. типов УВ в зависимости от их CB-B (см. табл.).

НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ УВ

	Показатель	Волокна
		Угольные низкомодульные	Графитированные
			низкомодульные	среднемо-дульные	высокомодульные	высокопрочные
	Плотность, г/см 3	1,5-1,6	1,4-1,6 Химическая энциклопедия Рейтинг статьи: Комментарии: Оставить комментарий Добавить комментарий Имя: Email: Содержание комментария: Код с картинки: Отправить комментарий Вопрос-ответ: Что такое углеродные волокна Значение слова углеродные волокна Что означает углеродные волокна Толкование слова углеродные волокна Определение термина углеродные волокна uglerodnye volokna это Похожие слова углехимия углеродопласты углерода сульфоксид углерода оксид углерод-углеродные материалы углерод технический углерод углепластики углемасляные смеси углекислый газ углеграфитовые материалы углеводы углеводороды Ссылка для сайта или блога: Ссылка для форума (bb-код): Самые популярные термины 1 4-диметиламинобензальдегид 632 2 оксазол 611 3 фталазин 505 4 диметилдисульфид 491 5 оксазолины 465 6 фенолсульфокислоты 463 7 деметаллизация 413 8 4 4'-диаминодифениловый эфир 399 9 4 4'-дифенилметандиизоцианат 397 10 азепин 393 11 деалкилирование 392 12 дивинилсульфон 385 13 оксиэтилидендифосфоновая кислота 375 14 метилвинилкетон 374 15 аддукт 369 16 трифенилфосфит 369 17 изопропаноламины 362 18 азеотропные смеси 354 19 гидрогенолиз 350 20 хлорметилирование 337 © 2016 - 2024 www.terminy.info Все права защищены Контакты Использование любых материалов, размещённых на сайте, разрешается при условии ссылки. При копировании материалов со страницы сайта www.terminy.info – обязательна прямая открытая для поисковых систем гиперссылка.