DE3801592A1 - Verfahren zum aufbringen einer keramischen schicht auf kohlenstoff-fasern - Google Patents
Verfahren zum aufbringen einer keramischen schicht auf kohlenstoff-fasernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer keramischen
Schicht auf Kohlenstoff-Fasern, -Fäden oder flächigen Gebilden daraus.
Kohlenstoff-Fasern werden hauptsächlich als Verstärkungsmittel für
Kunststoffe verwendet. Derartige verstärkte Kunststoffe finden im
Fahrzeugbau, für Sportgeräte oder zur Herstellung von Hitzeschildern
Verwendung. Ausführungen über Kohlenstoff-Fasern finden sich
beispielsweise in Römpps Chemie-Lexikon, 8. Auflage, Band 3, auf der
Seite 2157 sowie in der dort zitierten Primär-Literatur.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Verfahren zum Aufbringen einer
keramischen Schicht auf Kohlenstoff-Fasern, -Fäden oder flächigen Gebilden
daraus zu schaffen, das zu Produkten mit verbesserten Eigenschaften führt,
vor allem im Hinblick auf elektrische und magnetische Eigenschaften.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem man die
Kohlenstoff-Fasern, Mischungen von Yttrium-, Barium- und
Kupferverbindungen beschichtet und auf Temperaturen oberhalb von 1000°C
erhitzt.
Nach dem Verfahren erhält man Fasern, Fäden oder flächige Gebilde, auf
denen sich eine Schicht aus einem Yttrium-, Barium-, Kupfer-Mischoxid
ausgebildet hat, die mit den Kohlenstoff-Fasern verbunden ist. Die
Fasern-Fäden-Oberflächengebilde sind besonders widerstandsfähig gegen
Sauerstoff und Feuchtigkeit und zeigen interessante magnetische und
elektrische Eigenschaften.
Die Fasern-Fäden-Oberflächengebilde können in Kombination mit Kunststoffen
verwendet werden, z.B. als Laminate oder als Zwischeneinlagen bei
Verbundstoffen. Sie zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus: große
Zugfestigkeiten, hohen E-Modul und hohe Bruchdehnung; ferner durch hohe
elektrische Leitfähigkeit auch bei tiefen Temperaturen.
Die für das Verfahren zu verwendenden Kohlenstoff-Fasern werden
beispielsweise durch pyrolytische Verfahren aus Polyacrylnitril oder durch
Tempern von Fäden oder Fasern aus Polyestern bei Temperaturen oberhalb von
600°C erhalten. Es können auch flächige Gebilde aus Kohlenstoff-Fasern wie
Gewebe, Gewirke, Geflechte, Netze oder faservliesartige Stoffe Verwendung
finden. Derartige Gebilde werden nach bekannten Verfahren erhalten wie sie
beispielsweise in der oben zitierten Literaturstelle in Römpps
Chemie-Lexikon und in der dort zitierten Primärliteratur beschrieben sind.
Die Herstellung solcher Fasern, Fäden oder flächigen Gebilde ist Stand der
Technik.
Auf die Kohlenstoff-Fasern wird eine Mischung aus Yttrium-, Barium- und
Kupfer-Verbindungen, vorzugsweise von Oxiden, Nitraten, Oxalaten,
Carbonaten oder Salzen organischer Säure, wie Weinsäure, aufgebracht. Die
Mischung kann als Lösung oder als viskose, vorzugsweise wäßrige Paste
aufgebracht werden, wonach man die Flüssigkeit abdampft. Die Menge der
Beschichtung beträgt dann vorzugsweise 1 bis 100, insbesondere 10 bis
50 Gew.%, bezogen auf die Faser.
Die beschichteten Fasern, Fäden oder Flächengebilde werden anschließend
auf Temperaturen oberhalb von 1000°C erhitzt. Zweckmäßig arbeitet man in
einem Temperaturbereich von 1000 bis 1500°C, vorzugsweise von 1200-1450°C.
Man hält die beschichteten Fasern oder flächigen Gebilde zweckmäßig für
die Dauer von 10 bis 150 min. auf diesen hohen Temperaturen.
Die beschichteten Fasern, Fäden oder Flächengebilde eignen sich als
Gewebeeinlagen für Prepreg-Harze oder Kunststoffe.
Sie können auch als Substrate für elektrochemische Abscheidungen oder als
Elektroden Verwendung finden, ferner für elektromagnetische Abschirmung
und zum Stromtransport.
Kohlenstoff-Fasern mit einem Elastizitätsmodul von 230 KN/mm2, die eine
Bruchdehnung von 1,4% und eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von
650 S/cm haben, werden mit einer erfindungsgemäßen Paste getränkt. Die
Paste besteht aus einer Mischung von Ythiumoxid, Bariumoxid und Kupferoxid
im Gewichtsverhältnis 1 : 2 : 3, und der gleichen Menge einer 10 %igen
wäßrigen Lösung von Polyvinylalkohol. Die getränkten Fasern, wurden
zunächst für die Dauer von 2 Stunden auf 200°C erhitzt, um die
Lösungsmittel zu verdampfen. Anschließend erhitzt man innerhalb von
15 min. auf 650°C und erhitzt dann für die Dauer von 20 min. auf 1300°C.
Die Gewichtszunahme der Faser beträgt 15%. Nach dem Beschichtungsprozeß
haben die Fasern eine Leitfähigkeit von 1480 S/cm bei Raumtemperatur und
bei -90°C. Der Abschirmungseffekt nach ASTM ES 7-83 dieses Materials
beträgt 58 dB bei einer Frequenz von 500 MHz. Der Abschirmungseffekt des
Ausgangsmaterials lag bei 30 dB und dessen Elastizitätsmodul betrug
370 KN/mm2.
Das Behandeln der Kohlenstoff-Fasern erfolgt entsprechend der Arbeitsweise
des Beispiels 1, jedoch wurden statt der Oxide die entsprechenden Nitrate
verwendet. Die Gewichtszunahme der beschichteten Faser betrug 18%. Der
Elastizitätsmodul des beschichteten Materials hatte einen Wert von
420 KN/mm2 und die Leitfähigkeit 1800 S/m bei Raumtemperatur und bei
-90°C.
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet, jedoch das Material 100 min. bei
1300°C getempert. Die elektrische Leitfähigkeit beträgt 2500 S/m bei
Raumtemperatur und bei -90°C.
Claims (2)
1. Verfahren zum Modifizieren von Kohlenstoff-Fasern durch Aufbringen von
Metallverbindungen auf die Oberfläche der Fasern und Erhitzen auf
Temperaturen oberhalb von 1000°C, dadurch gekennzeichnet, daß man als
Metallverbindungen eine Mischung von Yttrium-, Barium- und
Kupferverbindungen verwendet, wobei die jeweilige Metallverbindung in
der Mischung zu mehr als 10 Mol-% enthalten ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der
Mischung die Metallverbindungen im Molverhältnis Y:Ba:Cu von etwa
1:2:3 vorliegen.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19883801592 DE3801592A1 (de) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | Verfahren zum aufbringen einer keramischen schicht auf kohlenstoff-fasern |
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Publications (1)
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| DE3801592A1 true DE3801592A1 (de) | 1989-08-03 |
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ID=6345654
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| Country | Link |
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| DE (1) | DE3801592A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1062923C (zh) * | 1997-05-19 | 2001-03-07 | 上海市纺织科学研究院 | 防辐射织物及其制造方法 |
-
1988
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