Способ определения эффективности процесса поверхностной обработки углеродных волокон

.БЫ 181857 5)5 6 01 Й 13/О ЗОБРЕ у 1 СВИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСК х ма- опреессв волое из- нием теля для полимерных композиционны териалов. Сущность изобретения: при делении эффективности проц поверхностной обработки углеродных кон и адгезий их к полимерной матриц меряют гидростатическим взвешива удельный вес образца волокна в во растворе этанола с плотностью 0 г/см и рассчитывают величину пр углепластика при межслоевом сд формуле гсд =, где(а) и(Ь) -Ьва - )уувциенты, равные а - 1,8-2,2, Ь = 0,1-1 (уув) - измеренный удельный вес воло водном растворе этанола.,97-0,99 очности виге по коэффи,О, а кна в етодам ускокачества акуглеродных ве наполниционных мая ускорен чины (Гсд) собсывается слеется тем, что зца УВ (уув) ем в водном о плотность ровень проче на основе калибровочю строят для(Ь) - коэффициенты, завиВ. а уув) - удельный вес рый может изменяться от где значения (а) и сящие от типа У образца УВ. кото 1.4 до 2,1 г/см,Эксперимент дила предложен роверка подтверСОб раСчЕта (Гсд). Гсд ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ПАТЕ НТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Патент ФРГ ЬЬ 1646824, кл. 6 01 й 13/00, 1970Патент Франции М 2055178, кл, 6 01 й 13/00, 1980.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ УГЛЕРОДНЫХ ВОЛОКОН (57) Изобретение относится к методам ускоренного измерения и контроля качества активированной поверхности углеродных волокон, применяемых в качестве наполниИзобретение относится к мренного измерения и контролтивированной поверхностиволокон, применяемых в качестелей для полимерных композтериалов.Целью изобретения являеи упрощение определения,тс ленная цель достига дельный вес обра ческим взвешивани танола, имеющег см. Ожидаемый у пластика при сдвиг кна определяют по(тсд) = туув), котору па УВ по формулеУувПоста измеряют гидростат растворе 0,97-0,99 ности угл такого вол ной криво каждого тВ процессе проведенных ледований была установлена висимость между величин углепластика при межслоево отношением (гсд) к удельно ренному в водном растворе э ной плотности ( - ), Эт г,д"гув предположить, что связь вели ственно с величиной (щ) оп дующим уравнением: уу уув усуу ЬТак, для каждого типа УВ, подвергнутого поверхностной обработке различной интенсивности строят калибровочную кривую по формуле (1), При этом величину коэффициентов (а) и (Ь) определяют с учетом величины разброса значений (т,д), полученных из механических испытаний углепластиков на основе данного типа УВ. Построенная калибровочная кривая гад = т(уу) представляет собой (с вероятностью95) гарантированный нижний предел значений(таад) для углеплас иков, армированных данным волокном,Статистические исследования для разных типов УВ позволили установить пределы изменений коэффициентов (а) и (Ь), для а = (1,8-2,2), Ь = (0,1-1,0).Таким образом, измерив удельный вес УВ вышеуказанным способом можно с большой достоверностью определить по калибровочной кривой ожидаемый уровень адгезии УВ к полимерной матрице.Применение способа позволяет контролировать процесс поверхностной обработки УВ, быстро оценивать активность поверхностй материала и корректировать технологические параметрьь Одновременно способ позволяет значительно уменьшить трудозатраты и расход материалов, используемых для приготовления и испытания углепластика на прочность при межслоевом сдвиге,Нижеследующие примеры иллюстриру.ют способ, не ограничивая его.П р и м е р 1. Углеродное волокно в виде однонаправленной ленты шириной 265 мм с прочностью нитей основы 265 кгс/мм и модулем упругости 25000 кгс/ммг подвергают электрохимической обработке поверхности. На основе этой ленты изготовляют углепластик и, в соответствии с ОСТ 90199-75 испытывают на прочность при межслоевом сдвиге (тсд), В результате испытаний величина (гсд) составила 4,7 кгс/мм,гОбразец этого же УВ весом 1 г разделяют на 3-5 полосок размером 10 х 50 мм, с помощью аналитических весов марки ВЛА М методом гидростатического взвешивания в водном растворе этанола с плотностью 0,99 г/см определяют удельный вес УВ (уу,) как среднее значение из 3-5 измерений, равный 1,650 г/см, По калиброзвочной кривой (тсд)(уув) находят расчетное значение ожидаемого уровня прочности углепластика при сдвиге, равное 4, 55 кгс/мм .В контрольном опыте для измерения удельного веса УВ (ув) используют водный раствор этанола с плотностью 0,996 г/см".получая значение уев - 1.605 г/см. Расчетное значение ожидаемой величины (гад), определенное по калибровочной кривой составляет 3,5 кгс/мм и не соответгствует фактическому уровню адгезии УВ к 5 полимерной матрице.П р и м е р 2, Углеродную некрученую.нить линейной плотности 390 текс с прочностью элементарного волокна 360 кгс/мм и модулем упругости 21000 кгс/ммподвергаг10 ют поверхностной обработке озонсодержащей газовой смесью, Нв основе углеродной нити изготовляют и испытывают углепластик, который имеет прочность при межслоевом сдвиге (тсд) =- 7,5 кгс/мм .гУдельный вес образца углеродной нитиопределяют как в примере 1, но плотность водного раствора этанола составляет 0,97 г/см, Полученное значение (уу) составляет31,744 г/см, По калибровочной кривой (тсд) = фу) находят расчетное значение ожидаемого уровня прочности углепластика приг.сдвиге, равное 7,25 кгс/мм . В контрольном опыте для измерения удельного веса УВ (уу,) используют водный раствор этанола с плотностью 0,96 г/см, получая значение уув = 1,780 г/см, Расчетное значение (г,д), опревделенное по калибоговочной кривой составило 9,75 кгс/мм и не соответствуетуровню адгезии, полученному при испытаниях углепластика на сдвиг.П р и м е р 3. Высокопрочное высокомодульное углеродное волокно в виде однонаправленной ленты шириной 100 мм с прочностью элементарных нитей основы 260 кгс/мм и модулем упругости 37000кгс/мм подвергают процессу поверхностгной обработки в жидкофазном окислителе.При испытании углепластика на основе обработанной ленты на прочность при межслоевом сдвиге получено значение (таад) = 5,2 кгс/мм .Удельный вес образца этого же углеродного волокна определяют так как и в примере 1, но плотность воздного раствора этанола составляет 0,98 г/см, Измеренное значение величины (у) составило 1,81 г/см. Расчетаное значение уровня прочности углепластика при сдвиге, найденное по калибровочной кривой равно 5,2 кгс/мм .гКак следует из приведенных примеров,применение способа оценки эффективности поверхностной обработки УВ и предполагаемого уровня прочности композита на его основе при межслоевом сдвиге хорошо согласуются с данными механических испытаний углепластиков и т.о, позволяет сократить время, трудоемкость и затраты на работу по определению адгезии УВ к связу- Ющему181 В 5 т 7 Составитель Л,ЖарковаТехред М.Моргентал Корректор Н.Король Редактор Л,Волкова Заказ 1936 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета до изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4(5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина. 101 Формула изобретения Способ определения эффективности процесса поверхностной обработки углеродных волокон и адгезии их к полимерной матрице, состоящей в проведении и измерении физико-химического параметра углеродных волокон, по которому определяют искомую величину; о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ускорения и упрощения определения, в качестве физико-химического параметра выбирают удельный вес углеродного волокна ту. УВ, который иэмеряют гидростатически в водном растворе этанола плотностью 0,97-0,99 г/см"рассчитывают величину прочности углейластика при межслоевом сдвиге гсд по формуле 5 Ь уатссд а угде а - 1,8-2,2:Ь = 0,1-1,0.пропорциональную эффективности процес са поверхностной обработки углеродных волокон,