Расчет теоретической прочности графитовой структуры,
проведен на основе зависимости энергии межатомного взаимодействия от расстояния между атомами,
позволил оценить теоретическое значение прочности величиной 122 – 138 ГПа.
реально достигнутые прочности УВ составляют 6 – 6,5 ГПа.
Соотношения между теоретическими значениями и реально достигнутыми величинами составляют
для модуля упругости более 50%,
для прочности – 0,5%.
Такое несоответствие объясняется влиянием на прочность УВ других факторов, кроме совершенства кристаллической структуры волокна.
11
повышение модуля упругости УВ
увеличивая конечную температуру термообработки.
ведет к значительному увеличению материальных и энергозатрат.
вводя в структуру волокна катализирующие процесс добавки,
в частности, атомы бора.
12
Влияние температуры на рост продольного размера кристаллита (а) и его толщины
(б) при термообработке УВ без бора (1) и с бором (2)
13
|
|
ЛИНИЯ БОРНОЙ ПРОПИТКИ |
|
||||
|
|
|
|
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е1 |
Е3 |
Е2/2 Е2/1 |
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1. |
Подающие вальцы |
9. |
Реактор нагрева подготовленной воды Е1 |
|
|
2. |
Подающий шпулярник |
10. |
Реактор хранения приготовленного пропиточного раствора Е3 |
|
|
3. |
Барка промывки |
11. Реактор приготовления пропиточного раствора Е2/1, Е2/2 |
|
||
4. |
Барка пропитки |
12. |
Устройство нагрева теплоносителя |
|
|
5. |
Сушилка |
13. |
Магистраль подачи деионизированной воды |
|
|
6. |
Приемные вальцы |
14. |
Магистраль подачи теплоносителя к оборудованию |
14 |
|
7. |
Приемная машина |
15. |
Магистраль подачи готового пропиточного раствора к |
||
|
|||||
8. |
Установка подготовки умягченной и |
|
оборудованию |
|
|
|
деионизированной воды |
|
|
|
|
•В интервале конечных температур термообработки 1200- 1400ºС происходит
•совершенствование углеграфитовой структуры
•рост прочности волокна.
•При дальнейшем нагреве
•реализуются ряд процессов, которые не позволяют расти прочности одновременно с ростом совершенства кристаллической структуры.
•Прежде всего из-за твердофазной природы процесса с увеличением размеров кристаллитов возрастает напряженность структуры.
•Одновременно в процессе графитации разрушаются межплоскостные связи.
•Оба этих процесса протекают в структурных элементах,15 имеющих наноразмеры.
Кроме того, на прочность УВ оказывают значительное влияние макродефекты, переходящие в УВ из ПАН-волокна.
Наличие таких дефектов подтверждается зависимостью прочности волокна от его размеров: диаметра и длины образца при испытаниях на растяжение.
Размеры этих дефектов, как правило, превышают 500 нм.
16
На прочность УВ оказывает также влияние
однородность и равномерность распределения структурных элементов в поперечном сечении волокна,
подтверждается микрофотографиями волокон:
марки Т-300 (а) с прочностью 3 ГПа
марки Т-1000 (б) с прочностью 6 ГПа.
17
•обработка поверхности УВМ наночастицами
•0,5% водной суспензией модифицированных фуллеренов с общей формулой HО-[C]m–(OHSO3)k.
•В результате
•увеличились показатели прочности при разрыве в петле,
•растяжении микропластика элементарной нити на 6%,
•при снижении коэффициента вариации
на 50%. |
18 |
•Для контроля за развитием структурных элементов наноразмеров в УВ используются следующие методы структурных исследований:
•- электронная микроскопия в проходящем и отраженном пучках,
•позволяет определить наличие и наноразмеры структурных элементов УВ;
•- рентгенографический анализ,
•позволяет определить размеры и ориентацию
кристаллитов в УВ относительно их оси, |
|
• также степень кристалличности волокна. |
19 |
