Связующее для углеродных материалов

(71) Заявител 54) СВЯЗУЮЩЕЕ 1 Х МАТЕРИАЛ ЛЕ и и Я слес,Х: Изобретение относится к созданию композиционных углеродных материалов, состоящих из термореактивных фурановых связующих, модифицированных термопластами, и углеродных наполнителей, в качестве которых используют например, кокс, графит, ткань, волокно, войлок, фетр и т.д, Эти материалы могут найти применение, например, для изготовления фрикционных деталей 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 11Однако прочностные свойства материала, содержащего не более 403 олигомера, сравнительно невысоки, количественное преобладание пека в связующем не исключает образование микротрещин при обжиге, поэтому выход годных заготовок не превышает 843 а появляющиеся при этом микротрещины снижают стабильность прочност-. ных характеристик материала.Для получения необходимой плотности при. обжиге требуется 5-6 раз пропитывать материал пеком и обжигать 100 ч пос ле каждой пропитки, что удлиняет технологический цикл изготовления материала.Цель изобретения - улучшение и стабилизация физико-механическ х ха.рактеристик, повышение про зводительности и сокращение технологического цикла изготовления материала.Цель достигается. тем, что св - зующее содержит компоненты в дующем весовом соотношении, веФурфурнлиденацетоновый олигомер 41-95Каменноугольный пек 5-59Наиболее целесообразным сказывается введение пека 5-593, так как дальнейшее увеличение содержания пека в пресс-композиции может привес854959 4который осаждается на фильтре. Весодной порции войлока 10 г, время смещения 1-2 мин.Иэ. получающихся слоев войлока, содержащих компоненты в заданных соотношениях, набирают пресс-пакетвесом 300 г, помещают его в матрицус внутренним диаметром 160 мм и прессуют при 130+10 ОС и удельном давле 1 О нии 250-300 кгс/см с последующейтермообработкой в пресс-форме до240 С со скоростью подъема темпераотуры 1 С/мин и выдержкой при этойтемпературе 2 ч,5 ей 1,42 14 3 23 8776,63 164 2 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 прочности материала.П р и и е р 1. 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 5-2 УС , в воздушной среде, время измельчения 5-7 мин. Затем ,готовят композиции с углеродным волокном марки ВПРС (длиной от 30до 50 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,Карбонизацию заготовок проводятдо 1110+100 С в восстановительнойсреде со скоростью подъема температуры не более 20 С/ч, Карбоннзован ные образцы двукратно пропитываютфуриловым спиртом при 15-20 С и конечном давлении 10 агм 1 ч. Послеказдой пропитки заготовки термообрабатывают до 300 С. Свойства углеграо25 фитового материала с предлагаемымсвязующим представлены в табл.1. 60 -, 113 8-23 83 0 55 85495П р и м е р 2. Связующее готовятсовместным вибропомолом олигомераФА (ТУ 05-21-787-71) и каменноуголь-ного пека до получения частиц0,08 мм при соотношении 60 вес.%5ФА и 40 вес.% каменноугольного пека,Далее по примеру 1 получают заготовки весом 1300 г, 160 мм,П р и м е р 3. Приготовленную попримеру 1 смесь олигомера ДИФА и 10пека расплавляют при 130+10 О С и проТаблица 2 28 30 52,5 1,22 Я,б ,60 0,8 00 0 95 5 0,79 57,0 ,24 4,5 ,80 60,5 ,30 4,0 ,8262,3 ,32 5, ,87543 1,25 4,9 703,4 1,78 80 20 08 60 40 0,8 41 59 0 э 81 36 30 35 28 5 95 0,79 48, ,7 57 49 39 ,60 0 100 0,8 40,0 ,2 4,443 4,7 ,55 ,7 ,80 27 Возможность получать высокие характеристики плотности и прочности после П 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 1 У 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 ХХ 11 пропиток с обжигом после каждой пропитки продолжительностью 100 ч каждьд и лри этом не достигается такой прочности материала, как на фура- новом связующем. Из данных табл. 1 и 2 видно, что применение предлагаемых связующих позволяет получить материал с вы 35 сокими и стабильными значениями физико-механических характеристик;проч-. ность при изгибе повышается в 2-2,5 раза, прочность при сжатии при 25- 30%, выход годных заготовок увеличивается до 93%, сокращается в 2 раза технологический цикл изготовления материала. Материал с более высокой плотностью (1,80-1,82) получается уже после П пропиток фуриловым спир том, в то время, как на термореактивном связующем после 11 пропиток фуриловым спиртом удается поднять плотность лишь до 1,65 г/см 3, а на каменноугольном пека после 1 У пропиток фу риловым спиртом плотность не превышает 1,63 г/см . Одновременно увеличивается прочность материала: прочность на сжатие на 40%, прочность на изгиб на 35%, возврастает стабильность физико-механических характеристик, так коэффициент вариаций плотности и прочности снижается в 2,8 раза. 9 6питывают под давлением првдваритель= но отвакуумированиую деталь из волокнистого углеродного материапа идет" иостью 0,8 г/см.Пропитанную заготовку обзщгает 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 8Предлагаемое связующее благодаря гомер и каменноугольный пек, о т л ирасширенню 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 1 У пропиток плотЭ3 производительности и сокращения техность до 1,87 г/см и прочность принологического цикла изготовления масжатии на 353, при изгибе на 503 вы- териала, оно содержит компоненты в ше, чем на термореактнвном связующем следующем соотношении, весЛ. При этом время изготовления материале фурфурилиденацетоновый сокращается по сравнению с компози о олигомер 41-95 цией на пеке в 2,5 раза, и по срав- Каменноугольный пек 5-59 нению с известным в 1/5 раза, Источники информации,формула изобрмула изобретенияпринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРСвязующее для углеродных материалови по заявке У 2745972/05, содержащее фурфурилиденацетоновый олн кл. С 08 1. 61/ОО, 1979.Составитель И, ГинзбургРедаактор И.Недолуженко Техр Т.Маточкд Ко екто Г.РешетййкЗаказ 6826 34 Тираж 530 однисное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035 Иосква, ЖРаушская наб . 4/5 Филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. роектная, 4