Связующее для углеродных материалов

Связующее для углеродных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

В.И.Костиков, Л.С.Самсонова, В.Н.ХарлйВ АИ.Златкис, Ю.М,Маматов, В.Н. Генералов и Н.А. Вфракев (71) Заявитель (54) СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к созданию композиционных углеродных материалов, состоящих из термореактивных фурановых связующих, модифицированных термопластами, и углеродных наполнителей, s качестве которых используют напри% мер, кокс, графит, ткань, волокно, войлок, фетр и т.д. Эти материалы могут найти применение, например, для изготовления фрикционных дета5О лей динамически нагруженных узлов трения, эрозионностойких изделий.

Известно связующее для углеродных материалов, содержащее фурфурилиденацетоновый олигомер и каменноугольный пек в весовом соотношении соответственно 5-40:60-95 (l )

Однако прочностные свойства материала, содержащего не более 40Х олигомера, сравнительно невысоки, количественное преобладание пека в связующем не исключает образование микротрещин при обжиге, поэтому выход годных заготовок не превышает 84Х> а появляющиеся при этом микротрещины снижают стабильность прочност-. ных характеристик материала. Для получения необходимой плотности при ° обжиге требуется 5-6 pas пропитывать материал пеком и обжигать 100 ч после каждой пропитки, что удлиняет технологический цикл изготовления материала.

Цель изобретения — улучшение и стабилизация физико-механических ха.рактеристик, повышение производительности и сокращение технологического цикла изготовления материала.

Цель достигается.тем, что связующее содержит компоненты в сле" дующем весовом соотношении, вес.Х:

Фурфурнлнденацетоновый олигомер 41-95

Каменноугольный пек 5-59

Наиболее целесообразным сказывается введение пека 5-59Х, так как дальнейшее увеличение содержания пека в пресс-композиции может привес854959 4 который осаждается на фильтре. Вес одной порции войлока 10 г, время смещения 1-2 мин.

Hs. получающихся слоев войлока, содержащих компоненты в заданных соотношениях, набирают пресс-пакет весом !300 г, помещают его в матрицу с внутренним диаметром 160 мм и прессуют при 130+10оС и удельном давле)О нии 250-300 кгс/см с последующей термообработкой в пресс-форме до

240 С со скоростью подъема темперао туры 1©С/мин и выдержкой при этой температуре 2 ч.

l5 ти к растрескиванию заготовок при обжиге и снижению выхода годных заготовок, а применение пека менее

5% не вызывает заметного повышения открытой пористости материала, т,е. не способствует повышению плотности и прочностй материала.

П р и и е р l. Связующее готовят совместным вибропомолом олигомера

ДИФА (ТУ 6-05 211-822-75) и каменноугольного пека (ГОСТ 1038-65) до получения частиц 0,08 мм при указанном соотношении компонентов, при температуре !5-2УС, в воздушной среде, время измельчения 5-7 мин. Затем ,готовят композиции с углеродным волокном марки ВПР-19 С {длиной от 30 ! до $0 мм, 0,7-8 мкм) при весовом соотношении наполнителя и связующего

60 и 40 вес.%.

Смешение углеродного волокна и

-связующего осуществляют в аэродис" пергаторе, где углеродный жгут разделяется на элементарные волокна, а порошкообразное связующее равномерно распределяется в объеме войлока, 0,02

11 !3 )8-23 83

l6 20 1940» !960» 1,42 1,65 )00 0

0,06

14. 20-23 87

I 40 1 ° 76

95 5

80 20

2-25 88

0,1!

1 37 1,791,80!,32 1,80"

1,82

l 7 28

0,13

40

ЬО 40

4) 59 65

5 95 90

0 )00 90

128 I s65 174 12

),20 )60 I 72 9

0,05

48

82!

I 16 1 ° 45 !,63 65 !55 82

0,01 50

ФА I)ex

60 40

), I ),79 " 16 26

90 0,)4

42 Ф

09таявмой объем е аораэж 15 мам.

Карбонизацию заготовок проводят до 1110+100 С в восстановительной среде со скоростью подъема температуры не более 20 С/ч. КарбоннзованО

20 ные образцы двукратно пропитывают фуриловым спиртом при 1$-20 С и конечном давлении 10 атм 1 ч. После калдой пропитки заготовки термообрабатывают до 300 С. Свойства углеграо

25 фитового материала с предлагаемым связующим представлены в табл.t.

5 85495

Пример 2. Связующее готовят совместным вибропомолом олигомера

ФА (ТУ 05-21-787-71) и каменноуголь- ного пека до получения частиц

0,08 мм при соотношении 60 вес.Х

ФА и 40 вес.% каменноугольного пека.

Далее по примеру 1 получают заготовки весом 1300 г, 160 мм.

Пример 3. Приготовленную по примеру 1 смесь олигомера ЙИФА и I0 пека расплавляют при 130+10o С и проТаблица 2

30

52,5 1,22 4,6 1,60

0.8!

00 0

95 5 0,79

57,0 1,24 4,5 Ie80

60,5 1,30 4,0 1,82

62,3 l i32 5,! Ia87

54 3 1,25 4,9 1 70 3,4 1,78

80 20

0 81

60 40 0,8!

4I 59 0 81

30

28

5 95 079 48 I I I7 5i7 1i49 3 9 160

0 loo 0,8

40@0 1 ° 12 4е4 1 ° 43 4р7 iý,55 I ° 7 lâ,80 27

Возможность получать высокие характеристики плотности и прочности после If пропиток фуриловым спиртом позволяет сократить цикл изготовления материала на 350 ч. Выход годных заготовок возрастает с 84 до 93%, что при учете высокой стоимости волокнистого сырья играет немаловажную роль.

Влияние связующего проявляется на технологию и свойства материала (пример 3}. При использовании фурфурилиденкетонового связующего после

ГУ пропиток фуриловым спиртом невозможно уплотнить материал иэ-за образования структуры с закрытыми мелкими порами, отсюда низкая плотность материала и несколько пониженные прочностные свойства.

Для уплотнения волокнистои структуры пеком требуется провести XXII пропиток с обжигом после каждой пропитки продолжительностью 100 ч каждьп и лри этом не достигается такой прочности материала, как на фурановом связующем.

Из данных табл. 1 и 2 видно, что применение предлагаемых связующих позволяет получить материал с вы35 сокими и стабильными значениями физико-механических характеристик; проч-. ность при изгибе повышается в 2-2,5 раза, прочность при сжатии при 2530%, выход годных заготовок увеличивается до 93Х, сокращается в 2 раза технологический цикл изготовления материала. Материал с более высокой плотностью (1,80-1,82) получается уже после П пропиток фуриловым спир- 45 том, в то время, как на термореактивном связующем после 11 пропиток фуриловым спиртом удается поднять плотность лишь до 1 65 г/см3, а на каменноугольном пека после IУ пропиток фу- о риловым спиртом плотность не превышает 1,63 г/см .. Одновременно увеличивается прочность материала: прочность на сжатие на 40%, прочность на изгиб на 35Х, возврастает стабильность физико-механических характерис тик, так коэффициент вариаций плотности и прочности снижается в 2,8 раза.

9 6 питывают под давлением првдваритель= но отвакуумированиую деталь из волокнистого углеродного материала илес» иостью 0,8 г/см .

Пропитанную заготовку обзщгамт до 1100+100 С со скоростью ка болев

20 С/ч, затем цикл пропитки м обжига повторяют до получения необходимой плотности. Технология изготовления углеграфитового материала дана в табл.2.

854959 8

Предлагаемое связующее благодаря гомер и каменноугольный пек, о т л ирасширению границ вязко-текучего сос" ч а ю щ е е с я тем, чу, с целью тояния и возможности регулирования . улучшения и стабилизации физико-мепористой структуры позволяет стабнль- ханических характеристик, повышения но пслучать после 1У пропиток плотЭ

5 производительности и сокращения техность до 1,87 r/см и прочность при нологического цикла изготовления масжатии на 35%, при изгибе íà 50Х вы- териапа, оно содержит компоненты в те, чем на .термореактнвном связующем следующем соотношении, весЛ.

При этом время изготовления материале Фурфурилиденацетоновый сокращается по сравнению с компози- lo олигомер 41-95 цией на пеке в 2,5 раза, и по срав- Каменноугольный пек -59 нению с известным s 1/5 раза. Источники информации, Формула изоб рмула изобретения принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Связующее для углеродных материалови по заявке У 2745972/05, содержащее фурфурилиденацетоновый олн кл. С 08 1 61/00, 1979.

Составитель И. Гинзбург

Редаактор M.Недолуженко Техр Т.Наточка Ко екто Г.Решетййк

Заказ 6826 34 Тираж 530 однисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035 Иосква, Ж-35 Раушская наб.. . 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. роектная, 4