Жаростойкие волокна. Причины их создания.

Оглавление
Введение
Виды и способы получения жаростойких волокон
Причина создания жаростойких волокон
Заключение
Список литературы

Жаростойкие волокна. Причины их создания.

Жаростойкие волокна – это прежде всего, синтетические волокна, органического или неорганического происхождения, которые предназначены для длительной эксплуатации при температурах 200-1600 оС. Их отличительной особенностью является высокая эластичность и небольшой удельный вес.
Структура волокна определяет и свойства жаростойких волокон, она зависит от вида применяемого сырья и технологии получения волокна. В промышленности, в основном, используются волокна стекловидной структуры или значи­тельно реже — поликристаллические волокна [1-3].
Широкоприменяемые в промышленности углеродные волокна получают полимераналогичными превращениями вискозных и полиакрилонитрильных волокон. При высокотемпературном обрабатывании этих волокон происходит частичное изменение исходной структуры полимера. Так, при использовании исходные волокна с различной структурой и свойствами, и при проведении термической обработки в различных средах и при различных температурах, получают широкую гамму различных видов углеродных карбонизованных и графитированных волокон, которые отличаются высокопрочностью, электропроводностью, термо- и жаростойкостью, хемостойкостью и пр.
Основными методами получения жаростойких поликристаллических волокон являются:
Испарение - получение волокна путем испарения коллоидных суспензий, которые содержат оксид или оксиды. По мере протекания процесса испарения суспензии, лежащей тон­ким слоем на подложке, пленка начинает обезвоживается, далее растрескивается вдоль цепочек наполнителя, мельчайшие зерна (кристаллы) кото­рого по мере повышения температуры до определенного уровня спекаются, образуя волокна неправильного поперечного сечения.
Экструзия - продавливание вязкой смеси тонкомолотого огнеупорного оксида с органическим связующим сквозь фильеры далее следует обжиг до спекания тонкодисперсных частиц оксида.
Прядение - вытягивание вязкой массы волокна содержащий наполнитель — тонкодисперсный порошок оксида, который становится единственным компонентом волокна после его термической обработки.
Пропитка – пропитывание органических волокон растворами солей алюминия или циркония c последую­щей термической обработкой до температур, соответствующих об­разованию оксидов.
Основные способы получения жаростойких волокон стекловидной структуры: вытягивание нити из штабика (штабиковый способ); переработка расплава в волокно с последующей химической и термической обработкой; переработка рас­плава с получением готового волокна [3].
Штабиковый способ в основном применяется для получения тек­стильных кварцевых волокон. Этим же способом получают в не­больших количествах кварцевые волокна в виде ваты. Однако, данный спо­соб из-за низкой производительности (2 …6 кг волокна в час) не­пригоден для получения теплоизоляционного волокна в широких масштабах.
Технология заключается в получении расплава содержащего диоксид кремния с добавкой 25% щелочных оксидов с последующей химической и термической обработ­кой волокна. Расплав способом раздува перерабатывается в вату, затем вату выщелачивают при помощи кислотной обработки и далее нагревают для дегидратации.
Наиболее технологически перспективна переработка расплава в готовое волокно. Так как волокна, получаемые из расплава, находятся в стек­лообразном состоянии, то при действии на них высоких температур их жаростойкость определяется двумя факторами: устойчивостью против рекристаллизации, приводящая к потере проч­ности волокон или к полному разрушению, и термостойкостью или температурой спекания, что приводит к появ­лению жидкой, фазы.
С рекристаллизацией волокон борются путём введения оксидов-стеклообразователей, следовательно, чем выше стеклообразователя в волокне, тем устойчивей оно. Кристаллизационная способность и термостойкость волокна определяется диаграммой состояния.
Причина создания жаростойких волокон
Жаростойкие волокна, нити и изделия на их основе имеют уникальные свойства. Высокая термо- и жаростойкость допускает эксплуатирование изделий при температурах свыше 250°С сроком до 3 лет, при этом практически такие изделия практически не усаживаются и не плавятся. Нить и штапельное волокно может хорошо перерабатываться в различные изделия, в том числе ткани и нетканые материалы, что особенно ценно для горячих цехов, металлургических предприятий, газовой и нефтяной промышленности, а также при решении задач Министерства обороны и Министерства по чрезвычайным ситуациям.
Но основным применением жаростойких волокон и изделий из них является создание тепловых агрегатов, с целью экономии топливно-энергетических ресурсов, снижение материалоемкости строительных конструкций и т.п.