Главная | Обратная связь

Способы получения компонентов для композиционных материалов.

Армирующими элементами в композиционных материалах являются жгуты, ленты, ткани и листы, которые изготовляют из волокон.

Получение стеклянных волокон. Стеклянные волокна изготовляют из расплавленного стекла в виде элементарных волокон диаметром 3—100 мкм и длиной 20 км и более (непрерывное С. в.) или диаметром 0,1—20 мкм и длиной 1—50 см (штапельное С. в.). По внешнему виду непрерывное С. в. напоминает нити натурального или искусственного шёлка, штапельное — короткие волокна хлопка или шерсти.

Непрерывное С. в. формуют вытягиванием из расплавленной стекломассы через фильеры (число отверстий 200—2000) при помощи механических устройств, наматывая волокно на бобину. Диаметр волокна зависит от скорости вытягивания и диаметра фильеры. Технологический процесс может быть осуществлен в одну или в две стадии. В первом случае С. в. вытягивают из расплавленной стекломассы (непосредственно из стеклоплавильных печей), во втором используют предварительно полученные стеклянные шарики, штабики или эрклез (кусочки оплавленного стекла), которые плавят также в стеклоплавильных печах. Штапельное С. в. формуют одностадийным методом путём разделения струи расплавленного стекла паром, воздухом или горячими газами и др. методами.

Свойства С. в. определяются главным образом их химическим составом и характеризуются редким сочетанием высокой теплостойкости (например, кварцевое, кремнезёмное, каолиновое — выше 1000 °С), высоких диэлектрических свойств (удельное объёмное электрическое сопротивление кварцевого, бесщелочного алюмоборосиликатного, магнийалюмосиликатного С. в. 1014 ом. см и выше), низкой теплопроводности, малого коэффициента термического расширения, высокой химстойкости и механической прочности (3000—5000 Мн/м2, или 300—500 кгс/мм2). С. в. в виде жгутов (ровингов), кручёных нитей, лент, тканей различного плетения, нетканых материалов и др. широко применяют в современной технике в качестве армирующего (упрочняющего) материала для стеклопластиков и др. композиционных материалов, а также для получения фильтровальных материалов и электроизоляционных изделий в электротехнической промышленности.

Стеклянные волокна.

Получение углеродных волокон. УВ обычно получают термической обработкой химических или природных органических волокон, при которой в материале волокна остаются главным образом атомы углерода. Температурная обработка состоит из нескольких этапов. Первый из них представляет собой окисление исходного (полиакрилонитрильного, вискозного) волокна на воздухе при температуре 250 °C в течение 24 часов. В результате окисления образуются лестничные структуры, представленные на рис. 1. После окисления следует стадия карбонизации — нагрева волокна в среде азота или аргона при температурах от 800 до 1500 °C. В результате карбонизации происходит образование графитоподобных структур. Процесс термической обработки заканчивается графитизацией при температуре 1600-3000 °C, которая также проходит в инертной среде. В результате графитизации количество углерода в волокне доводится до 99 %. Помимо обычных органических волокон (чаще всего вискозных и полиакрилонитрильных), для получения УВ могут быть использованы специальные волокна из фенольных смол, лигнина, каменноугольных и нефтяных пеков.

Углеродные волокна.

Органические волокна.Органические волокна получают механическим расщеплением древесины или другого растительного сырья. Минеральное волокно получают путем расплавления неорганического сырья с последующим превращением расплава в волокна.

Пластинчатое строение характерно для материалов, содержащих в своем составе листочки слюды, которые предварительно при быстром нагревании вспучиваются за счет отщепления у слюды связанной воды (вспученный вермикулит).

Способ высокого водозатворения иногда используют для получения пористой структуры. В формовочную массу (например, из трепела или диатомита) добавляют заведомо много воды, которая удаляется в процессе сушки и обжига изделий, оставляя вместо себя поры. Этот способ сочетается с введением выгорающих добавок при производстве теплоизоляционных керамических изделий.