Углеродное волокно что это
Перейти к содержимому

Углеродное волокно что это

  • автор:

Углеродное волокно

Углеродное волокно (УВ, углеволокно) — материал, состоящий из тонких нитей диаметром от 3 до 15 микрон, образованных преимущественно атомами углерода, которые объединены в микроскопические кристаллы, выровненные параллельно друг другу. Выравнивание кристаллов придает волокну большую прочность на растяжение. Углеродные волокна характеризуются высокой силой натяжения, низким удельным весом, низким коэффициентом температурного расширения и химической инертностью. Углеродное волокно используется для производства углепластиков методом оплетки и в качестве сырья для производства углеродных тканей, препрегов жгутов, фибры, углеродных композиционных материалов.

Впервые углеродное волокно было получено ученым Томасом Эдисоном в конце 1800х годов, оно использовалось в качестве элемента накаливания в первых лампочках. Для получения первых углеродных волокон использовались материалы на основе целлюлозы, такие как бамбук и хлопок. В строительной отрасли углеволокно активно начинает применяться в конце XX века – начале XXI. Главными факторами мотивирующими развитие и внедрение материалов на основе углеродного волокна можно считать, заинтересованность производителей композитов в реализации продукции, подготовленность научной базы к созданию новых материалов, потребность в инновационных материалах обладающих высокими характеристиками.

До 1972 г. объем применения УВ был очень незначительным (менее 10 тонн в год) и ограничивался почти исключительно авиационной и космической промышленностью, но даже и в этих областях УВ применялись только для самых передовых образцов техники. Эта ситуация кардинально изменилась в 1973 г., когда началось массовое производство клюшек для гольфа на основе УВ, после чего спрос на УВ внезапно подскочил. УВ применяются в основном в качестве армирующих элементов композиционных материалов с различными типами матриц. Общепринятым названием таких материалов является термин углеродные композиционные материалы. В случае применения в качестве матрицы полимеров такие материалы называются углепластиками. В ряду всех известных конструкционных материалов углеродные композиционные материалы отличаются чрезвычайно высокими удельными прочностью и упругостью, что обусловлено уникальными свойствами армирующих элементов – УВ. Это способствует все более широкому внедрению углеродных композиционных материалов, в частности, углепластиков, в самых ответственных наукоемких отраслях техники. Применение углеродного волокна в строительстве,как отмечалось выше, обусловлено в первую очередь высокими физико механическими характеристиками (относительно традиционных армирующих материалов), высокой стойкостью к действию концентрированных горячих водных растворов кислот и щелочей. Однако все же химическая и коррозионная стойкость композитов определяется связующими. Помимо этого изделия на основе углеволокна значительно легче стальных, более выгодны с точки зрения трудоемкости работ в сфере усиления конструкций. Свое применение изделия с применением углеродного волокна нашли преимущественно в усилении конструкций в районах с высокой сейсмической активностью, в конструкциях находящихся в агрессивной среде.

Технология получения

Т.А. Эдисон в 1880 году первым запатентовал получение углеродного волокна путем прокаливания хлопчатобумажной нити, которая использовалась в качестве элемента накаливания в электрических лампах. В течение следующих 20 лет он предложил получать УВ из различных природных волокон. В настоящее время углеволокно получают путем высокотемпературных превращений без доступа воздуха (процесс пиролиза) из полимерных волокон- предшественников (прекурсоров), дающих наибольший выход углеродного остатка при пиролизе. Их структурно-химические особенности полностью определяют применяемую технологию. Такими предшественниками могут быть волокна из полиакрило- нитрила, обычный и жидкокристаллический (мезофазный) пеки, искусственный шелк, гидратцеллюлозы, феноло- формальдегидная смола и др. В зависимости от природы прекурсора и режимов производства получают УВ с различными свойствами. Это могут быть: высокопрочные и высокомодульные волокна с повышенной прочностью и удлинением, а также многоцелевые УВ общего назначения.

Свойства углеродных волокон

Вследствие глубоких химических превращений при высокотемпературной обработке и удаления летучих продуктов происходит уменьшение массы волокон, так что выход волокна в виде углерода составляет:

  • Для волокон на основе вискозного прекурсора: карбонизо-

ванных – 25 – 35 %, графитизированных – 23 – 30 %;

  • Для волокон на основе полиакрилонитрильного прекурсора:

карбонизованных – 45 – 50 %, графитизированных – 40 – 50 %.

Химический состав и структура УВ зависят от состава исходных волокон-прекурсоров и условий их получения. С повышением температуры термообработки содержание углерода увеличивается от 80 до 99,5 %. По максимальной температуре термообработки и элементному составу все УВ можно подразделить на три вида:

  • Частично карбонизованное (температура обработки < 500ºС, содержание углерода до 90%);
  • Карбонизованное (температура обработки 500-1000ºС, содержание углерода 91-99%);
  • Графитизированное (температура обработки >1500ºС, содержание углерода >99%);

В структуре УВ содержатся также атомы кислорода, азота,кремния, фосфора в зависимости от технических добавок, а на поверхности различные функциональные группы — преимущественно кислородсодержащие: гидроксильные, карбонильные, карбоксильные и др. УВ сохраняют надмолекулярную структуру волокон-прекурсоров и включают фибриллярные образования с чередованием аморфных и кристаллических областей. С увеличением температуры и натяжения при термической обработке степень ориентации и кристалличность УВ возрастают. Микроструктура УВ характеризуется высокой пористостью, создающей большую внутреннюю поверхность, достигающую 50 – 400 м2/г и до 1000 – 1500 м2/г после специальной активации. УВ малогигроскопичны, но вследствие развитой поверхности они сорбируют водяные пары до 0,2 – 3,0 %, что, однако, мало влияет на механические свойства. УВ обладают абсолютной фотохимической и атмосферостойкостью, высокой устойчивостью к действию проникающей радиации, хемостойкостью ко многим видам реагентов: концентрированным растворам кислот и щелочей, всем видам растворителей, умеренным окислителям. На них оказывают действие только сильные окислители при нагревании. УВ также абсолютно биостойки и биоинертны. Термические свойства УВ существенно зависят от характера окружающей атмосферы. На воздухе УВ окисляются при повышенных температурах. Поэтому их температура длительной эксплуатации не превышает 300 – 400 ºС. В инертной среде температура длительной эксплуатации составляет 400 – 600 ºС. В условиях кратковременного нагрева в инертной или восстановительной среде они выдерживают температуру 1500 – 2000 ºС и даже до 2500 – 3000 ºС. УВ обладают полупроводниковыми свойствами. Варьируя условия термической обработки, вводя легирующие добавки (бор, щелочные металлы) или формируя проводящие области из различного типа электропроводящих легирующих добавок, можно в широком диапазоне изменять электропроводность УВ. Обработкой УВ окислителями, концентрированными растворами кислот (азотная, серная, фосфорная) и другими реагентами получают УВ-катионообменники. Путем аминирования (с предварительным хлорированием или без него) в парах аммиака, пиридина при нагревании получают УВ-анионообменники. Введением в исходные волокна-прекурсоры или в УВ солей различных металлов (платины, иридия, палладия, хрома, ванадия, серебра, марганца, меди, кобальта, никеля, железа и др.) и последующей термической обработкой, при которой происходит восстановление металлов, получают металлсодержащие УВ катализаторы с высокой каталитической активностью.

Углеродное волокно

  • Добавить к сравнению Углеродная нить Aksa А-38 3КУглеродная нить Aksa
    А-38 3К
    1. Бренд Aksaca
    2. Тип материала углеродная нить
    3. Количество филаментов
    4. Объёмная плотность 1,78 г/куб.см
    5. Модуль упругости при растяжении 240 ГПа
    6. Предельная деформация 1,6 %
    7. Линейная плотность 200 текс
    8. Предел прочности 3800 МПа
    9. Длина УВ на бобине 5000 пог. м.
    10. Страна производства Турция
    11. Масса УВ на бобине 1 кг
    12. Сопротивление 146 Ом/м +- 20%

    44 000 Р кг

  • Добавить к сравнению Углеродная нить Aksa А-42 12КУглеродная нить Aksa
    А-42 12К
    1. Бренд Aksaca
    2. Тип материала углеродная нить
    3. Количество филаментов 12К
    4. Объёмная плотность 1,78 г/куб.см
    5. Предел прочности 4200 МПа
    6. Модуль упругости при растяжении 240 ГПа
    7. Предельная деформация 1.8 %
    8. Линейная плотность 800 текс
    9. Масса УВ на бобине 4 кг
    10. Длина УВ на бобине 5000 пог. м.
    11. Страна производства Турция

    18 000 Р кг

  • Добавить к сравнению Углеродная нить Aksa А-49 12КУглеродная нить Aksa
    А-49 12К
    1. Бренд Aksaca
    2. Тип материала углеродная нить
    3. Количество филаментов 12К
    4. Объёмная плотность 1,79 г/куб.см
    5. Предел прочности 4900 МПа
    6. Линейная плотность 800 текс
    7. Предельная деформация 2 %
    8. Модуль упругости при растяжении 250 ГПа
    9. Масса УВ на бобине 4 кг
    10. Длина УВ на бобине 5000 пог. м.
    11. Страна производства Турция

    20 000 Р кг

  • Добавить к сравнению Углеродная нить Aksa А-49 24КУглеродная нить Aksa
    А-49 24К
    1. Бренд Aksaca
    2. Тип материала углеродная нить
    3. Количество филаментов 24К
    4. Объёмная плотность 1,79 г/куб.см
    5. Предел прочности 4900 МПа
    6. Линейная плотность 1600 текс
    7. Предельная деформация 2 %
    8. Модуль упругости при растяжении 250 ГПа
    9. Масса УВ на бобине 4 кг
    10. Страна производства Турция
    11. Длина УВ на бобине 2500 пог. м.
    12. Сопротивление 16 Ом/м +- 20%

    16 000 Р кг

  • Добавить к сравнению Углеродная нить Formosa TC35-3KУглеродная нить Formosa
    TC35-3K
    1. Бренд Formosa
    2. Тип материала углеродная нить
    3. Количество филаментов
    4. Объёмная плотность 1,79 г/куб.см
    5. Линейная плотность 200 текс
    6. Модуль упругости при растяжении 242 ГПа
    7. Предел прочности 4275 МПа
    8. Длина УВ на бобине 5000 пог. м.
    9. Масса УВ на бобине 1 кг
    10. Страна производства Китай

    44 000 Р кг

  • Добавить к сравнению Углеродная нить Toray T700SC-12K-50C-P1Углеродная нить Toray
    T700SC-12K-50C-P1
    1. Бренд Toray
    2. Тип материала углеродная нить
    3. Количество филаментов 12К
    4. Объёмная плотность 1,8 г/куб.см
    5. Предельная деформация 2,1%
    6. Модуль упругости при растяжении 230 ГПа
    7. Предел прочности 4900 МПа
    8. Линейная плотность 800 текс
    9. Страна производства Франция
    10. Масса УВ на бобине 6 кг
    11. Длина УВ на бобине 7500 пог. м.
    12. Сопротивление 36 Ом/м +- 20%

  • Добавить к сравнению Углеродная нить Umatex UMT40 24K-EPУглеродная нить Umatex UMT40
    24K-EP
    1. Бренд Umatex
    2. Тип материала углеродная нить
    3. Количество филаментов 24К
    4. Предельная деформация 1,6 %
    5. Предел прочности 4000 МПа
    6. Линейная плотность 1600 текс
    7. Модуль упругости при растяжении 260 ГПа
    8. Масса УВ на бобине 4 кг
    9. Страна производства Россия
    10. Сопротивление 17 Ом/м +- 20%

    14 000 Р кг

  • Добавить к сравнению Углеродная нить Umatex UMT40 3K-EPУглеродная нить Umatex UMT40
    3K-EP
    1. Бренд Umatex
    2. Тип материала углеродная нить
    3. Количество филаментов
    4. Объёмная плотность 1,77 г/куб.см
    5. Содержание углерода >95 %
    6. Предельная деформация 1,5 %
    7. Предел прочности 4000 МПа
    8. Линейная плотность 180 текс
    9. Модуль упругости при растяжении 260 ГПа
    10. Длина УВ на бобине 5000 пог. м.
    11. Страна производства Россия
    12. Масса УВ на бобине 1 кг
    13. Сопротивление 135 Ом/м +- 20%

    44 000 Р кг

  • Добавить к сравнению Углеродная нить Umatex UMT42 24K-EPУглеродная нить Umatex UMT42
    24K-EP
    1. Бренд Umatex
    2. Тип материала углеродная нить
    3. Количество филаментов 24К
    4. Объёмная плотность 1,78 г/куб.см
    5. Предел прочности 4200 МПа
    6. Содержание углерода >95 %
    7. Модуль упругости при растяжении 260 ГПа
    8. Линейная плотность 1530 текс
    9. Масса УВ на бобине 4 кг
    10. Страна производства Россия
    11. Длина УВ на бобине 2500 пог. м.

    15 000 Р кг

  • Добавить к сравнению Углеродная нить Umatex UMT45 12K-EPУглеродная нить Umatex UMT45
    12K-EP
    1. Бренд Umatex
    2. Тип материала углеродная нить
    3. Количество филаментов 12К
    4. Объёмная плотность 1,78 г/куб.см
    5. Содержание углерода >95 %
    6. Предельная деформация 1,7 %
    7. Предел прочности 4500 МПа
    8. Линейная плотность 800 текс
    9. Модуль упругости при растяжении 255 ГПа
    10. Масса УВ на бобине 4 кг
    11. Длина УВ на бобине 5000 пог. м.
    12. Страна производства Россия
    13. Сопротивление 33 Ом/м +- 20%

    14 000 Р кг

  • Добавить к сравнению Углеродная нить Umatex UMT49 12K-EPУглеродная нить Umatex UMT49
    12K-EP
    1. Бренд Umatex
    2. Тип материала углеродная нить
    3. Количество филаментов 12К
    4. Объёмная плотность 1,78 г/куб.см
    5. Содержание углерода >95 %
    6. Предельная деформация 1.8 %
    7. Предел прочности 4900 МПа
    8. Линейная плотность 780 текс
    9. Модуль упругости при растяжении 255 ГПа
    10. Страна производства Россия
    11. Масса УВ на бобине 1 кг
    12. Длина УВ на бобине 1400 пог. м.
    13. Сопротивление 31 Ом/м +- 20%

    14 000 Р кг

Углеродное волокно — волокно состоящие из очень тонких нитей (от 3-ёх микрон) образованных атомами углерода. Простым языком, углеволокно (ровинг, карбоновое волокно) это основа основ при производстве углеродных продуктов (углеткани, препреги, рукава, и многое другое), и от его качества, зависит и качество конечного изделия.

Благодаря особой структуре, обусловленной спецификой формирования нитей из кристаллов, углеволокно обладает уникальными техническими характеристиками и эксплуатационными свойствами: высокой прочностью на разрыв, стойкостью к высоким температурам и агрессивным средам, малым весом, незначительным расширением при нагреве и др.И если не углубляться в терминологию и какие-то специфические характеристики углеродного волокна (в сети интернет можно найти много скучной технической, и зачастую не нужной информации), то у него есть основные характеристики. Прежде всего это прочность на растяжения углеродного волокна, линейная плотность (текс, tex), и количество филаментов в волокне (3К, 12К, 24К, и др.). Также, углеродные волокна производят из разного сырья, и на рынке встречаются полиакрилонитрильное (ПАН), фенольное , вискозное и пековое углеволокно.

Углеволокно – это сырье для производства углепластиков (композитных материалов из углеродных нитей, зафиксированных в матрице из синтетических смол), необходимых различным отраслям промышленности. Наиболее активными потребителями карбона в России и за рубежом являются:

  • аэрокосмическая отрасль;
  • судостроение; ветряная энергетика;
  • автомобильная промышленность;
  • предприятия военно-промышленного комплекса и др.

Купить углеволокно Российского производства!

Наш профиль, это продажа углеродного волокна из полиакрилонитрила (ПАН) и готовых изделий (углеродные ткани и ленты, рукава, препреги, и многое другое) и т.к. в 2015 году был запущен завод «Алабуга-Волокно» в Татарстане, теперь Вы можете купить углеволокно российского производства в нашем интернет-магазине.

Продажа углеродного волокна оптом и в розницу

Промышленное производство углеродного волокна налажено несколькими российскими предприятиями. Его качество не уступает зарубежным аналогам, поэтому отечественные потребители могут выгодно купить необходимые углеродные материалы и полуфабрикаты, сэкономив часть их стоимости за счет отсутствия затрат на таможенную очистку и других накладных расходов, связанных с импортом высокотехнологичной продукции.

Продажей карбонового волокна в Москве занимается компания «Дипчел». Благодаря прямым поставкам продукции от ведущих российских производителей, в интернет-магазине:

  • большой ассортимент карбонового волокна (полиакрилонитрильное, фенольное, вискозное, пековое и др.);
  • низкие цены на карбон, углеволокно, препреги и готовые изделия;
  • практически неограниченные возможности по поставкам продукции в любых объемах.

Наши специалисты предоставляют помощь в подборе углеволокна под определенные задачи, исходя из его технических характеристик: прочности на растяжение, линейной плотности и количеству филаментов. Чтобы получить профессиональную консультацию, позвоните по телефону ☎ 8-800-350-50-57.

Товары оперативно доставляются по всей территории России.

Углеродная ткань и волокно?

Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы интеренет магазина.
Мы постараемся ответить на него как можно быстрее и подробнее.

Задать вопрос

Чем отличаются углеродная ткань и волокно?

Ответ :
Углеродная ткань – это тип плетения углеродных волокон. Углеродное волокно – материал, состоящий из тонких нитей диаметром от 3 до 15 микрон, образованных преимущественно атомами углерода. Атомы углерода объединены в микроскопические кристаллы, выровненные параллельно друг другу. Выравнивание кристаллов придает волокну большую прочность на растяжение. Углеродные волокна характеризуются высокой силой натяжения, низким удельным весом, низким коэффициентом температурного расширения и химической инертностью.

Углеродное волокно является основой для производства углепластиков (или карбона, карбонопластиков, от “carbon”, “carbone” – углерод). Углепластики – полимерные композиционные материалы из переплетенных нитей углеродного волокна, расположенных в матрице из полимерных (чаще эпоксидных) смол.

Углеродные композиционные материалы отличаются высокой прочностью, жесткостью и малой массой, часто прочнее стали, но гораздо легче.

Карбон и его состав

Карбон (или углеродное волокно) представляет собой множество тончайших нитей (диаметр 0,09 мм) углерода, прочность которых сравнима с легированной сталью при гораздо меньшей массе (примерно, как у алюминия).

Карбон (или углеродное волокно) представляет собой множество тончайших нитей (диаметр 0,09 мм) углерода, прочность которых сравнима с легированной сталью при гораздо меньшей массе (примерно, как у алюминия). Из этих нитей сплетают волокно; в результате получается очень прочная ткань. Волокна могут располагаться хаотично, а могут быть и в виде плетения.

Исходным материалом для получения углеродного волокна служит полиакрилонитрил – вещество белого цвета, по свойствам напоминающее шерсть. Его несколько раз нагревают в среде инертных газов. На первом этапе при температуре в +260оС изменяют структуру вещества (на молекулярном уровне), затем уже при +700оС углеродные атомы «заставляют сбросить» водород. Постепенно, за несколько раз нагревов доводят до +3000оС, — данный процесс называют графитизацией. В результате углерода становится больше, а связь между его атомами прочнее. Упрощенно говоря, карбоном можно считать углеродное волокно, нагретое до обугливания.

Характеристики карбона и применение

Одно из главных положительных качеств карбона – высокая прочность, достигающая 1500 кг/куб. м. При этом прочность на растяжение достигает 1800 мПа. Температурный предел этого материала составляет +2000оС. Нити углеродного волокна хорошо работают только на растяжение, поэтому изготовление жесткой конструкции весьма проблематично. Карбон достаточно хрупок, при ударе крошится, поэтому отремонтировать деталь практически невозможно. При постоянном воздействии ультрафиолета углеволокно теряет первоначальный цвет. Однако положительные свойства перекрывают минусы; подтверждением этого служит изготовление из него тормозных дисков, колодок для спортивных машин, не говоря уже о космической технике.

Одной из характеристик карбона является удельная масса (или плотность ткани), выражаемая в г/кв. м. Этот параметр зависит от толщины волокна, в котором может быть несколько тысяч нитей. Например, если в маркировке присутствует обозначение 2К, то в волокне находится 2000 нитей. Самый прочный карбон обозначают аббревиатурой UHM. Помимо плотности, важной характеристикой является способ плетения нитей (в наиболее дешевом материале оно отсутствует).

При тюнинговании автотранспорта чаще всего используют такие типы плетения, как Twill, Satin, Plain. Наиболее распространенное число нитей в волокне – от 1 до 24К. Последний тип ткани широко используется при изготовлении военной техники, испытывающей огромные нагрузки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *