ИСТИНА

Особое место среди волокнистых армирующих наполнителей занимают многофазные волокна, которые в поперечном сечении состоят из разных несмешивающихся материалов. Обычно они состоят из двух или трех фаз, включая углеродную подложку. Разработка полимерных конструкционных материалов (ПКМ) на основе многофазных волокон в первую очередь направлена на решение проблемы недостаточного адгезионного взаимодействия матрицы с поверхностью волокнистого наполнителя. В последнее время большое внимание уделяется получению многофазных волокон путем прививки углеродных наноструктур (нанотрубок (УНТ) и нановолокон (УНВ)) к поверхности углеродного волокна (УВ) методом газофазного химического осаждения (ГФХО) [1]. Установлено, что такая прививка способствует повышению прочности межслоевого сдвига в ПКМ на 30 % [2]. Вместе с тем, очевидно, что каталитический рост УНТ и УНВ сопровождается серьезным разрушением поверхности УВ, которое, в конечном счете, приведет к уменьшению разрывных характеристик в ПКМ. В данной работе было исследовано формирование углеродных нано- и субмикронных структур на поверхности углеродных волокон методом ГФХО в температурном интервале 700 – 900оС, а также предложено использование защитного покрытия на основе α2 – фракции пека для нейтрализации негативного воздействия частиц катализатора с поверхностью волокна во время синтеза углеродных структур. В качестве источника углерода в ГФХО синтезе использовали азеотропную смесь бензола и циклогексана. На поверхность УВ наносились наночастицы никеля методом пропитки по влагоемкости из раствора соли Ni(NO3)2 в ацетоне (0,05 М) с последующим прокаливанием и восстановлением в атмосфере H2 при температуре 500oC. Во всех проведенных синтезах при определении прочности моноволокон разрывные характеристики УВ с защитным покрытием превосходили аналогичные УВ более, чем в 1,5 раза. Методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии было установлено, что при переходе температуры от 800оС к 900оС морфология и размер волокон меняется кардинальным образом. При 800оС диаметр волокон составляет ~ 120 нм, при 900оС – 2,5 мкм. Хроматомасс-спектрометрический анализ газов на выходе из реактора во время проведения синтеза при температуре в интервале 800-900°С показал, что содержание бензола в смеси с циклогексаном увеличивается скачкообразно. По-видимому, процесс дегидрирования прекурсора углерода в области высоких температур идет не только на поверхности частиц катализатора, но и в газовой фазе, в результате чего образуется большое число центров нуклеации, что и проводит к кардинальному изменению структуры. [1] Qian, H. et al. Hierarchical Composites Reinforced with Carbon Nanotube Grafted Fibers: The Potential Assessed at the Single Fiber Level//Chem. Mater. 2008, V. 20. P. 1862–1869. [2] Qian, H., Bismarck, A. Carbon nanotube grafted carbon fibres: A study of wetting and fibre fragmentation// Composites: Part A. 2010, V. 41. P. 1107–1114.