ВЫСОКОПРОЧНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА

Развитие ракетной и других видов техники привело к необходи­мости разработки новых армирующих материалов, которые могли бы повысить уровень несущей способности силовых конструкций и, прежде всего, корпусов твердотопливных двигателей. К таким пер­спективным материалам относятся искусственные органические волок­на, обладающие прочностью на разрыв выше 3 000 МПа (300 кгс/мм²) и модулем упругости примерно равным 105 МПа при сравнительно небольшой плотности р = 1 500 кг/м³.

Общим и основным условием получения сверхпрочных волокон является наличие волокнообразующих полимеров с достаточно вы­сокой молекулярной массой и устойчивой ориентацией структурных элементов. Растворы таких полимеров при истечении из отверстий- фильер сохраняют достаточно высокую степень ориентации моле­кул и форму волокна, которые в последующей вытяжке и термооб­работке могут закрепиться. Высокая степень ориентации, которая достигается при формовании, и сопутствующая ей высокая гомоген­ность структуры обеспечивают сверхвысокую прочность и высокий модуль упругости волокон.

В промышленности наиболее разработаны и освоены методы получения волокон из предельно жесткоцепных полимеров, ведущее положение здесь занимают ароматические полиамиды.

Процесс получения волокна состоит из двух стадий: синтеза волок­нообразующих полиамидов и формования волокон. Синтез по­лиамидов представляет собой низкотемпературную поликонденсацию хлорангидридов ароматических дикарбоновых кислот и ароматичес­ких диаменов. Из полученного продукта вытягивают волокна из филь­ер со скоростью около 60 м/с. Существуют и другие методы получения органических волокон, но они менее распространены.

По своей прочности на растяжение и модулю упругости (табл. 8) арамидные волокна превосходят все органические волокна и ней­лон в 2 и 4 раза соответственно. Прочность и модуль упругости у них выше, чем у стеклянных волокон в 2 раза и, в некоторых случаях, модуль упругости - в 1,5 раза. Отсюда следуют высокие удельная прочность и удельный модуль упругости арамидных волокон. Арамидные волокна практически безусадочны по сравнению с другими типами химических синтетических волокон. Незначительная усадка (0,04 %) появляется лишь при температуре 350 °С.

Таблица 8