УГЛЕПЛАСТИКИ
(углепласты, углеродопласты), композиционные, гл. обр. полимерные, материалы,
армированные наполнителями из углеродных волокон. Связующее (матрица)
в углепластиках- преим. термореактивные синтетич. смолы (эпоксидные, фенольные, полиэфирные,
полиимидные и др.), термопласты (полиамиды, поликарбонаты, полисульфоны, полиэфиры
и др.). Наполнители - углеродные нити, жгуты, ленты, ткани, маты, короткие рубленые
волокна. Материалы на основе углеродных волокон и углеродной матрицы наз. углерод-углеродными
материалами.
Наиб. значение имеют углепластики
на основе непрерывных высокопрочных и высокомодульных (модуль упругости выше
150 ГПа) углеродных волокон. Они характеризуются низкой плотностью, высокой
прочностью, высоким модулем упругости (см. табл.), статич. и динамич. выносливостью,
вибропрочностью, повышенной хим. и радиац. стойкостью, теплопроводностью, практически
нулевым коэф. линейного расширения.
СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ УГЛЕПЛАСТИКОВ
НА ОСНОВЕ НЕПРЕРЫВНЫХ
ВОЛОКОН И УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫХ КОМПОЗИТОВ
|
Показатель |
Углепластики на
основе эпоксидного и поли-имидного связующих с ориентир. нитями, жгутами,
лентами |
Углерод-углеродные
композиты с нитями, жгутами |
||||
|
однонаправ- ленные* |
перекрест-ные 1:1* |
однонаправ-ленные** |
перекрест-ные 1:1* |
|||
|
Плотн., г/см3 |
1,45-1,50 |
1,4-1,5 |
1,50-1,55 |
1,4-1,8 |
||
|
Прочность, МПа |
|
|||||
|
при растяжении |
800-1700 |
500-900 |
2500-3000 |
200-700 |
||
|
при изгибе |
1000-2000 |
800-1200 |
- |
400-700 |
||
|
при сжатии |
700-1200 |
500-800 |
1200-1600 |
100-300 |
||
|
Модуль упругости,
ГПа |
120-150 |
65-85 |
150-160 |
120-160 |
||
*Углеродное волокно прочностью
2800-3200 МПа, модуль упругости 220-250 ГПа. **Углеродное волокно прочностью
5700 МПа, модуль упругости 330 ГПа.
Для углепластиков с ориентированным
(однонаправленным, перекрестным или пространственно армированным) расположением
высокомодульных волокон коэф. теплопроводности 0,75-0,90 Вт/(м·К), коэф. температуропроводности
(5-8)·10-7 м2/с, уд. теплоемкость 0,8-1,5 кДж/(кг·К).
Температурный коэф. линейного расширения однонаправленного углепластика вдоль волокон
(-0,5-0,5)·10-6 К-1. Электропроводящие св-ва углепластиков такие
же, как и у исходных углеродных волокон.
Изделия из углепластиков изготовляют
теми же методами, что и стеклопластики (см. также Полимерных материалов
переработка).
Углепластики- конструкц. материалы
в авиакосмич. технике, автомобилестроении, судостроении, машиностроении, мед.
технике, при изготовлении спортивных товаров, протезов; углерод-углеродные
композиты - конструкц. и теплозащитные материалы в авиакосмич. технике, машиностроении,
при изготовлении нагреват. элементов в электротехнике; в инертной среде работают
при т-ре до 2500 0C.
Лит.: Конкин А.
А., Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы, M., 1974; Костиков
В.И., Дергунова B.C., Композиционные материалы на основе углерода, M., 1978;
Углеродные волокна и углеком-позиты, под ред. Э. Фитцера, пер. с англ., M.,
1988; Справочник по композиционным материалам, под ред. Дж. Любина, пер. с англ.,
кн. 1-2, M., 1988.
В. H. Тюкаев.