Углеродопласти

Углеродопласти, карбопласти, вуглепластики, пластмаси, що містять як наповнювача вуглецеві волокна (у вигляді безперервного джгута, стрічки, мату або короткого рубаного волокна). Єднальними для таких матеріалів служать синтетичні полімери, наприклад епоксидні, поліефірниє, феноло-формальдегіді смоли, полііміди, кремнійорганічні полімери (полімерні В.) синтетичні полімери, піддані піролізу (коксовані В.), і так званий «піролитичний вуглець» (піроуглеродниє В.).

  Вироби з В. можна формувати всіма способами, вживаними при переробці шаруватих пластичних мас . Найбільш поширений наступний метод: вуглецевого наповнювача просочують розплавом або розчином єднального (наприклад, в спирті, у вуглеводнях) підсушують, отримуючи напівфабрикат (препрег), з якого викроюють заготовки, збирають з них за формою виробу пакет і пресують, як правило, на гідравлічних пресах, в автоклавах або пресі-камерах (питомий тиск не повинен перевищувати 2,0— 2,5 Мн/м ² , або 20—25 кгс/см ² , із-за високої крихкості вуглецевого волокна). Препрег у вигляді просоченої стрічки або джгута використовують також при здобутті виробів намотуванням. Коксовані В. отримують піролізом полімерних В. при 300—1500 °С або 2500—3000 °С. При виготовленні піроуглеродних В. наповнювача, не просоченого єднальним, викладають за формою виробу, поміщають в піч, в яку пропускають зазвичай метан. При 1100 °С і залишковому тиску 2,6 кн/м ² (20 мм рт. див.(дивися) ) він розкладається, і «піролитичний вуглець», що утворюється, осідає на вуглецевих волокнах, зв'язуючи їх.

  В. характеризуються поєднанням високої міцності і жорсткості з малою щільністю, низькими температурним коефіцієнтом лінійного розширення (завдяки чому при підвищених температурах В. мають хорошу стабільність розмірів) і коефіцієнт тертя, високими тепло- і електропровідністю, зносостійкістю, стійкістю до термічної, хімічної і радіаційної дії. В. перевершують ін. шаруваті пластики (наприклад, склопластики асбопластіки ) і метали по статичній і динамічній витривалості, мають високу віброміцність (наприклад, втомна міцність при вигині В. на основі епоксидного єднального більше 400 Мн/м ² , або 40 кгс/мм ² , віброміцність 480 Мн/м ² , або 48 кгс/мм ² ) . В. володіють високою анізотропією властивостей. Піроуглеродниє і коксовані В. відрізняються також хорошими абляційними властивостями (див. Абляція ) . Проте ударна міцність В. менше, ніж, наприклад, в склопластиків.

  В. — важливі композиційні матеріали, використовувані в авіабудуванні (забезпечують зниження маси деталей фюзеляжу, крила, оперення літака на 15—50%). З В. виготовляють деталі літаків швидкісної авіації і космічних літальних апаратів, спортінвентар (наприклад, лижі), хімічне устаткування; В. використовують в судо- і автомобілебудуванні. Коксовані і піроуглеродниє В. застосовують для зовнішнього теплозахисту повертаних космічних апаратів, для внутрішнього теплозахисту елементів ракетних двигунів (сопла, камери згорання).

  І. П. Хорошилова.