Влияние температуры и времени отжига углеродных волокнистых материалов (ЛУ-3, ВМН-4, КУЛОН) на степень их переработки в процессе термоокислительного отжига » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Влияние температуры и времени отжига углеродных волокнистых материалов (ЛУ-3, ВМН-4, КУЛОН) на степень их переработки в процессе термоокислительного отжига

24.06.2021

Из сравнения данных о скорости окисления УВ марок ВМН-4, ЛУ-3 и КУЛОН в процессе отжига при температурах 700—900 °С в различных средах (см. рис. 2.5) можно сделать вывод, что наиболее устойчивы к окислению УВ марки КУЛОН; максимальная убыль массы наблюдается для волокон марки ЛУ-3.

Объясняя закономерности процессов взаимодействия углеродных волокон с газовыми средами необходимо учитывать различие в их структурном состоянии. Данные УВ получены при разных температурах конечной обработки и, соответственно, различаются степенью разориентации структурных элементов вдоль оси волокна, межплоскостным расстоянием d002, размером кристаллитов, состоянием поверхностных атомов и т.д. С повышением температуры графитации УВ наблюдается рост на их поверхности упорядоченных фрагментов с sp2-гибридизацией и о-связями.

Анализ приповерхностного слоя УВ показал, что в результате обработки в кислородсодержащей среде при 700 °С происходит удаление с поверхности УВ участков с неупорядоченным строением углеродного материала.

В также предполагается наличие в УВ двух типов участков: I, содержащие примесные атомы или иные несовершенства решетки, и II, представляющие собой участки с графитовой решеткой. На основании эксперимента было показано, что энергия активации процессов окисления указанных участков различна и для участков типа II равна энергии активации процесса окисления чистого графита.

Предположив, что первоначально окисление происходит на участках с неупорядоченным строением углеродного материала (тип I), можно объяснить поведение УВ различных типов с разным содержанием участков типа I.

В кислородсодержащей среде (Pост = 2,25 Па) и в атмосфере аргона процесс окисления УВ при указанных температурно-временных параметрах заканчивается на стадии полного или частичного удаления участков типа I.

При окислении УВ на воздухе происходит удаление концентрических слоев углерода и, следовательно, в процессе участвуют атомы углерода участков типа II (структура графита). На кривых зависимости относительной убыли массы УВ от времени отрезки X-X2 характеризуют процесс удаления с поверхности УВ участков с неупорядоченным строением углеродного материала, отрезки Y1-Y2 — процесс окисления участков с совершенной структурой. Низкая скорость окисления участков типа I в данном случае связана с тем, что процесс протекает в низкотемпературной области в динамическом режиме (см. рис. 2.5). На кривых зависимости относительной убыли массы УВ от времени присутствуют отрезки, параллельные оси абсцисс (Am/m = 0). Наличие подобных отрезков можно объяснить тем, что после удаления участков с неупорядоченным строением углеродного материала до температуры начала окисления всей поверхности УВ (и, соответственно, участков с более совершенной структурой) углеродные волокна не перерабатываются.

Таким образом, можно сделать вывод - степень переработки марок волокон зависит от содержания на поверхности УВ участков с неупорядоченным содержанием углеродного материала, содержащих примеси и несовершенства решетки.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: