CS207880B1 - Způsob úpravy uhlíkových vláken - Google Patents

Abstract

Způsob úpravy uhlíkových vláken k zlep ­ šení interlaminámí střihové pevnosti pro kompozitní materiály záhřevem uhlíkových vláken v oxidační atmosféře za přítomnosti dusičnanových iontů nebo směsi kysličníku dusičitého a vodní páry.

Description

Způsob úpravy uhlíkových vláken

Způsob úpravy uhlíkových vláken k zlepšení interlaminámí střihové pevnosti pro kompozitní materiály záhřevem uhlíkových vláken v oxidační atmosféře za přítomnosti dusičnanových iontů nebo směsi kysličníku dusičitého a vodní páry.

207 880

Vynález se týká způsobu povrchové úpravy úhlíkových vláken oxidací vzduch nebo kyslík obsahující plynnou atmosférou.

Kompozitní materiály, jako jsou plasty vyztužené uhlíkovými vlákny se stále více uplatňují ve strojírenství jako konstrukční materiály, v letectví, při výrobě lodí, při výrobě sportovních potřeb a podobně. Přitom vlastnosti kiompozitů, předevěím pevnost, jsou závislé na vazbě v mezivrstvě, což je pevnost spoje mezi uhlíkovými vlákny a pryskyřičným pojivém. Tato pevnost se obvykle vyhodnocuje jako interlaminámí střihová pevnost. Kvalita zmíněné vazby je v podstatné míře určována kvalitou povrchu uhlíkového vlákna. Jsou známy řady úprav povrchu uhlíkového vlákna, vedoucí ke zvýšení vazby v mezivrstvě. Jsou to zejména oxidační úpravy, prováděné působením kapalných nebo plynných pxidačních činidel při teplotách kolem 500 °C, jak jsou popsány například v britských patentech č. 1 238 308, 1 180 441, 1 366 244. Při těchto úpravách dochází k úbytku hmoty vlákna o 0,05 až 0,6 %. Snížení teploty pro úpravu lze dosáhnout inhibitory reakce jako jsou kysličník siřičitý, halogeny nebo halogenované uhlovodíky podle bristkého patentu č.

255 005, popřípadě využít katalytického účinku některých kovů podle US patentu č.

876 444.

Nevýhodou poměrně vysoké teploty, potřebné k procesu úpravy uhlíkových vláken, případně i nevýhodu na povrchu vlákna zanechaných stop kysličníků kovů, které snižují mechanické vlastnosti kompozitů, odstraňuje tento vynález úpravy uhlíkových vláken oxidací vzduchem nebo plynnou, kyslík obsahující atmosférou, jehož podstata spočívá v tou, že vlákna ee podrobí záhřevu na teplotu 150 až 400 °C na vzduchu nebo v plynné, kyslík obsahující atmosféře, za katalytického působení dusičnanových aniontů nebo směsi kysličníku dusičitého a vodní páry.

U uhlíkových vláken s povrchem upraveným podle vynálezu se dosáhne u kompozitů s nimi podstatně Vyšších hodnot střihové pevnosti a termín uhlíkové vlákno je zde použit pro oba typy uhlíkového a grafitového vlákna, připravených tepelným procesem s nejvyšší teplotou 800 až 2500 °C ze zvlákněných polymerů jako polyakrylonitril, ze smol nebo z celulosy.

Příklady

1. Uhlíkové vlákno, připravené z polyakrylonitrilové suroviny tepelným procesem B nejvyšší teplotou 1200 °C bylo máčeno ve vodném roztoku 0,5 M kyseliny dusičné a poté vystaveno na vzduchu tepelnému působení při teplotě 300 °C po dobu 2 hodin. Z tak. to upraveného vlákna byly zhotoveny pryskyřičné kompozitní vzorky s obsahem 50 % objemových vláken. Vzorky byly testovány na krátkém nosníku, kde poměr vzdáleností podpěr k tloušťce nosníku činil 2,5 s 1. U tohoto vzorku byla zjištěna střihová pevnost 77,4 MPa. U vzorku jinak stejného, ale s vlákny bez úpravy podle vynálezu, činila střihová pevnost toliko 55,1 MPa.

2. Obdobně jako v příkladu 1 bylo vystaveno uhlíkové vlákno záhřevu na teplotu 250 °C v plynné atmosféře, obsahující směs kyslíku, kysličníku dusičitého a vodní páry a to po dobu 1 hodiny. Z vláken zhotovené vzorky kompozitů vykázaly obdobné hodnoty

207 880 střihové pevnosti jako v příkladu 1.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VltJÍLEZU

   Způsob úpravy uhlíkových vláken vyznačený tím, že vlákna se podrobí záhřevu na teplo tu 150 až 400 °C na vzduchu nebo v plynné, kyslík obsahující atmosféře, za katalytického působení dusičnanovýoh iontů nebo smési kysličníku dusičitého a vodní páry.