Свойства углеродных волокон

Тип волокна	d, мкм	ρ, кг/м3	σ, МПа	Ex, ГПа
Высокомодульное	8,3	2000	2100	413
Высокопрочное	7,7	1800	2400…3200	240…290
С повышенным удлинением	6,9…7,4	1750	2300…2900	170…200

Для улучшения взаимодействия УВ со связующим используют различные технологические методы воздействия на поверхность волокон, например плазмой и др., что оказывает значительное влияние на смачиваемость волокон связующим и качество пропитки углеродного каркаса.

Методы изготовления объемных структур углеродных каркасов разнообразны. Известны такие технологические приемы, как ткачество сухих нитей, прошивка тканей, намотка нитью, сборка жестких стержней а также комбинация этих методов.

Управление анизотропией свойств УУКМ осуществляется путем варьирования укладкой арматуры. Выбор схемы армирования композита производят на основании данных о распределении температурных и силовых полей и характере нагружения готового изделия. Широкое распространение получили тканые системы на основе двух, трех и п нитей. Отличительной чертой тканых армирующих каркасов, образованных системой двух нитей, является наличие заданной степени искривления волокон в направлении основы, в то время как волокна утка прямолинейны. В тканых каркасах, образованных системой трех нитей, степень искривления волокон определена в трех направлениях выбранных осей координат.

Изготовление тканых каркасов на основе трех и более нитей требует разработки сложного ткацкого оборудования. Более технологичные армирующие системы получают на основе прямолинейных элементов (стержней), которые изготовляются методом пултрузии. данный метод заключается в пропитке связующим жгута волокон, формовании из него стержня заданного профиля протяжкой через фильеры и последующем отверждением. На основе стержней получают материалы, армированные в одном, двух, трех, четырех, пяти и более направлениях. Композиты с однонаправленным расположением волокон обычно используются в качестве модельных материалов при исследовании свойств и влияния взаимодействия между волокном и матрицей на прочностные и структурные характеристики композитов. двумерноармированные материалы применяются, в основном, для производства элементов, представляющих собой тонкостенные изделия. Вследствие слоистой структуры, такие материалы имеют низкие сдвиговые характеристики. Были найдены способы увеличения межслойной прочности композитов. Однако более эффективным методом является замена двумерноармированных материалов многомерно армированными. Для проектирования рациональной технологии изготовления УУКМ необходимо знать их предельные коэффициенты армирования. В работах Ю.М. Тернопольского и А.Ф.Крегерса исследована возможность предельного наполнения пространственно-армированных материалов элементами круглого поперечного сечения. Предельные коэффициенты армирования для разных типов укладок арматуры даны в таблице 2.

Таблица 2