Елена Геннадьевна Чеблакова – к.т.н., ст. науч. сотрудник, начальник Испытательного центра углеродных материалов
Россия, 111524, г. Москва, ул. Электродная, 2, стр. 1
2 Bld. 1, Electrodnaya Str., Moscow 111524, Russia
Борис Сергеевич Клеусов – науч. сотрудник Испытательного центра углеродных материалов
Россия, 111524, г. Москва, ул. Электродная, 2, стр. 1
2 Bld. 1, Electrodnaya Str., Moscow 111524, Russia
Вадим Игоревич Сапожников – науч. сотрудник Испытательного центра углеродных материалов
Россия, 111524, г. Москва, ул. Электродная, 2, стр. 1
2 Bld. 1, Electrodnaya Str., Moscow 111524, Russia
Валентина Анатольевна Горина – науч. сотрудник Испытательного центра углеродных материалов
Россия, 111524, г. Москва, ул. Электродная, 2, стр. 1
2 Bld. 1, Electrodnaya Str., Moscow 111524, Russia
Юлия Алексеевна Малинина – науч. сотрудник Испытательного центра углеродных материалов
Россия, 111524, г. Москва, ул. Электродная, 2, стр. 1
2 Bld. 1, Electrodnaya Str., Moscow 111524, Russia
Артур Радикович Гареев – к.т.н., заместитель директора по науке и инновациям
Россия, 111524, г. Москва, ул. Электродная, 2, стр. 1
2 Bld. 1, Electrodnaya Str., Moscow 111524, Russia
Проведено исследование углеволокна (УВ) марки UMT 49-12К-ЕР ООО «Алабуга-Волокно» (АО «Юматекс»). Изучены его физико-химические свойства. С помощью рентгеновской дифракции и атомно-эмиссионной спектроскопии определены межплоскостные размеры и химический состав УВ. Исследования поверхностных свойств углеволокна (удельной поверхности и распределения пор по размерам) проведены по адсорбции азота. Удельная поверхность рассчитана по методу БЭТ и составила 0,29 м2/г. Объем мезопор и их распределение по размерам рассчитывали по методу Баррета, Джойнера и Халенды. Методом обратного титрования проведен анализ содержания поверхностных функциональных групп. Наличие карбоксильных, фенольных и карбонильных групп не обнаружено. Обработку дифрактограмм осуществляли посредством двухкомпонентной модели описания профиля. По результатам атомно-эмиссионного спектрального анализа установлено, что в примесном химическом составе углеволокна преобладают соединения кремния. Подтверждено, что в инертной среде эпоксидный аппрет, которым пропитано данное УВ для улучшения эксплуатационных свойств, подвергается термической деструкции при температурах 300–400 °С, в то время как само углеволокно не теряет массу при нагревании до 950 °С. Установлено, что данное УВ сгорает на воздухе при температуре свыше 550 °С, что превышает температуру, указанную в литературе для углеродного волокна без специальных добавок. По результатам проведенных исследований предложены методики исследования углеволокна.
The carbon fiber (CF) of UMT 49-12K-ER grade, manufactured by Alabuga-Volokno LLC (Umatex JSC), was the subject of an extensive study. This investigation encompassed an analysis of its physico-chemical properties. The interplanar dimensions and chemical composition of the CF were determined using X-ray diffraction and atomic emission spectroscopy. Surface properties of the CF, including specific surface area and pore size distribution, were investigated through nitrogen adsorption. The BET specific surface area was measured at 0.29 m2/g. The volume of mesopores and their size distribution were calculated using the Barrett, Joyner, and Halenda method. Additionally, an analysis of surface functional groups was conducted through a back titration method. It was observed that there was no presence of carboxyl, phenolic, or carbonyl groups. The diffraction patterns were processed with a two-component profile description model. The results of atomic emission spectral analysis revealed that silicon compounds were the dominant impurities in the chemical composition of the CF. Further investigations determined that, in an inert environment, the epoxy coupling agent used to enhance the performance properties of this CF undergoes thermal decomposition at temperatures of 300–400 °C. The CF itself does not experience weight loss when heated up to 950 °C. It was also discovered that this CF ignites in the presence of oxygen at temperatures exceeding 550 °C, surpassing the thresholds noted in previous publications for carbon fibers without such specialized additives. The results of this research have suggested new methodologies for studying carbon fibers.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.