Углеродопласты

карбопласты, углепластики, пластмассы, содержащие в качестве наполнителя Углеродные волокна (в виде непрерывного жгута, ленты, мата или короткого рубленого волокна). Связующими для таких материалов служат синтетические полимеры, например эпоксидные, полиэфирные, феноло-формальдегидные смолы, полиимиды, кремнийорганические полимеры (полимерные У.), синтетические полимеры, подвергнутые пиролизу (коксованные У.), и так называемый «пиролитический углерод» (пироуглеродные У.). Изделия из У. Можно формовать всеми способами, применяемыми при переработке слоистых пластических масс (См. Пластические массы). Наиболее распространён следующий метод. Углеродный наполнитель пропитывают расплавом или раствором связующего (например, в спирте, в углеводородах), подсушивают, получая полуфабрикат (препрег), из которого выкраивают заготовки, собирают из них по форме изделия пакет и прессуют, как правило, на гидравлических прессах, в автоклавах или пресс-камерах (удельное давление не должно превышать 2,0— 2,5 Мн/м2, или 20—25 кгс/см2, из-за высокой хрупкости углеродного волокна).

Препрег в виде пропитанной ленты или жгута используют также при получении изделий намоткой. Коксованные У. Получают пиролизом полимерных У. При 300—1500 °С или 2500—3000 °С. При изготовлении пироуглеродных У. Наполнитель, не пропитанный связующим, выкладывают по форме изделия, помещают в печь, в которую пропускают обычно метан. При 1100 °С и остаточном давлении 2,6 кн/м2 (20 мм рт. См.) он разлагается, и образующийся «пиролитический углерод» осаждается на углеродных волокнах, связывая их. У. Характеризуются сочетанием высокой прочности и жёсткости с малой плотностью, низкими температурным коэффициентом линейного расширения (благодаря чему при повышенных температурах У. Имеют хорошую стабильность размеров) и коэффициент трения, высокими тепло- и электропроводностью, износостойкостью, устойчивостью к термическому, химическому и радиационному воздействию.

У. Превосходят др. Слоистые пластики (например, Стеклопластики, Асбопластики) и металлы по статической и динамической выносливости, имеют высокую вибропрочность (например, усталостная прочность при изгибе У. На основе эпоксидного связующего более 400 Мн/м2, или 40 кгс/мм2, вибропрочность 480 Мн/м2, или 48 кгс/мм2). У. Обладают высокой анизотропией свойств. Пироуглеродные и коксованные У. Отличаются также хорошими абляционными свойствами (см. Абляция). Однако ударная прочность У. Меньше, чем, например, у стеклопластиков. У. — важные Композиционные материалы, используемые в авиастроении (обеспечивают снижение массы деталей фюзеляжа, крыла, оперения самолёта на 15—50%). Из У. Изготавливают детали самолётов скоростной авиации и космических летательных аппаратов, спортинвентарь (например, лыжи), химическое оборудование.

У. Используют в судо- и автомобилестроении. Коксованные и пироуглеродные У. Применяют для внешней теплозащиты возвращаемых космических аппаратов, для внутренней теплозащиты элементов ракетных двигателей (сопла, камеры сгорания). И. П. Хорошилова.