Введение 5
Глава 1. Патентно - информационный поиск 6
1.1 Обзор по способам модификации искусственных волокон 6
1.1.1 Химическая модификация волокон и нитей 9
1.1.2 Физическая модификация волокон 11
1.1.3 Модификация волокон композитными методами 14
1.1.4 Способы электрофизической модификации 16
1.1.5 Плазменные способы модификации 18
1.2.1 Марки волокон 26
1.2.2 Связующие, совместимые с углеродными волокнами 31
1.2.3 Технология производства углеродных волокон 35
1.2.4 Углеродное волокно на основе жидкокристаллических пеков 38
1.2.5 Обработка поверхности углеродных волокон 39
1.2.6 Аппретирование или шлихтование углеродных волокон 40
1.3 Патентный поиск 41
Глава 2. Конструкторская часть 50
2.1 Методы исследования 50
2.2 Определение капиллярности 50
2.3 Описание экспериментальной установки 53
Глава 3. Экспериментальные установки 59
3.1 Исследуемые материалы 59
3.2 Технология обработки углеродных волокон лазером 63
3.3 Исследование капиллярности 64
Заключение 75
Список литературы
При обработке концентрированными потоками энергии возможно как изменение физико-механических свойств заготовки без изменения ее формы и размеров, так и изменение ее формы и размеров при сохранении ее физикохимических свойств либо при определенной степени их изменения.
Эффективность лазерной поверхностной обработки обусловлена высокой плотностью потока энергии, локальностью воздействия и возможностью бесконтактной передачи энергии в зону обработки. В результате лазерного поверхностного упрочнения металлы и сплавы приобретают в локальных объемах высокие физико-механические свойства, недостижимые при традиционных методах упрочнения.
Лазерная обработка основана на применении мощного светового потока, вызывающего плавление или испарение обрабатываемого материала. При этом процесс взаимодействия лазерного излучения с обрабатываемым материалом разделяется на следующие основные стадии: поглощение света с последующей передачей энергии тепловым колебаниям решетки твердого тела; нагревание материала без разрушения, включая и плавление; разрушение материала путем испарения и выброса его расплавленной части; остывание после окончания воздействия.
Углеродное волокно получают путём пиролиза первоначальных нитей. Смыслом процесса является постепенная чистка нитей содержащих углерод, от ненужных атомов. В конце процесса в объёме нитей должно остаться 99% углерода.
В данной работе исследуются различные технологические режимы с целью поиска эффективных и дешевых методов модификации физикомеханических свойств углеродного волокна с применением концентрированных потоков энергии.
1. Современные композиционных материалы применяются в различных отраслях промышленности, а именно: авиация, ракетно-космическая техника, судостроение, машиностроение и многие другие отрасли. Чем больше развиваются эти отрасли техники, тем больше в них используют композиты, тем выше становится качество этих материалов. Многие из них легче и прочнее лучших металлических (алюминиевых и титановых) сплавов, и их применение позволяет снизить вес изделия и, соответственно, сократить расход топлива.
2. Свойства высокопрочных и высокомодульных углеродных и некоторых полимерных волокон превосходят характеристики стальных. Для угле-родных полимерных волокон характерны низкая плотность, высокая удельная прочность при растяжении и высокое сопротивление динамическим нагрузкам. Основные методы получения композитов, армированных углеродными волокнами, являются обычными для волокнистых материалов: выкладка, литье под давлением, пултрузия и другие. При производстве волокна могут наблюдаться дефекты такие как поры, трещины, склеивания, которые впоследствии влияют на механические свойства волокна.
3. На основе патентного поиска выявлено, что получают высокопрочные и высокомодульные углеродные волокна, характеризующийся окислением предшественника и его последующей высокотемпературной обработкой, с натяжением, обеспечивающим вытяжку волокна, отличающийся тем, что волокно предшественник термообрабатывают СВЧ-излучением.
4. Установлено, что модификация углеродных волокон (УВ) в среде аргона позволяет повысить показатели высоты поднятия смолы для UMT45 для режима с Р=4Вт обработка с одной стороны значение увеличилось на 16%, а с обработкой с обеих сторон на 20%, для режима Р=8Вт с одной стороны на 26%, с обеих сторон на 141%, для режима Р=12Вт c одной стороны на 57%, с обеих сторон на 36%.
5. Для Т700 высота поднятия смолы составила для режима с Р=8Вт с одной стороны на 27%, с обеих сторон на 24%, для режима Р=12Вт c одной стороны на 22%, с обеих сторон на 24%.
