Как указывалось выше, УВ на основе пеков образуют три вида мезоморфной надмолекулярной структуры: радиальную, луковичнообразную и радиально-изотропную.

Первые полученные УВ на основе пеков имели в основном радиальную структуру с продольными трещинами, возникаю­щими в результате процесса формования. В процессе карбониза­ции высокие тангенциальные напряжения раскрывали трещины, в результате чего сечение волокна напоминало разрезанный пи­рог. В настоящее время структура моноволокон в пряже в основ­ном смешанная — радиальная и радиально-изотропная. Лукович­ная структура встречается редко и в основном в монофиламент - ных волокнах [169].

Измерение надмолекулярной ориентации относительно оси волокна и размеров кристаллов (Lc) для УВ из пеков было про­ведено Барром [169]. Параметр ориентации (ширина рефлекса на половине максимальной амплитуды) составляет ~30°, что со­ответствует рефлексу (002) для свежесформованного волокна. Термоотверждение дает незначительное изменение этого параме­тра. После карбонизации ориентация возрастает. У термообрабо- танного при 3000 °С волокна ширина рефлекса составляет ~5°, что практически совпадает с тем же параметром в графитовых «усах». Волокна с такой высокой степенью надмолекулярной ориентации имеют очень высокий модуль упругости (Е = 880 ГПа)'.

На рис. 11.27 представлена зависимость предела прочности при растяжении УВ из пеков от температуры термообработки 278
[190, 191]. На рисунке видно, что предел прочности волокна возрастает, линейно изменяясь от ав = 1380 МПа при темпера­туре термообработки 1700 °С до ств = 2205 МПа при 3000 °С. Прочность УВ из пеков невысока, а следовательно, мала и де­формация при разрушении, что препятствует использованию этих материалов в композитах. Основная причина низких физико - механических свойств — боль­шая микро - и макропористость. Дальнейшие исследования по изы­сканию путей уменьшения пори-

Рис. 11.27. Зависимость предела прочности при растяжении ав УВ из пека от температуры термообработки Т

Рис. 11.28. Зависимость модуля упругости Е УВ из пека от температуры термообработки Т

Стости могут привести к росту механических свойств УВ из пеков.

Изменение модуля упругости УВ из пеков в процессе термо­обработки иллюстрируется графиком на рис. 11.28 [191]. Рост модуля упругости УВ происходит быстрее роста температуры тер­мической обработки, что является результатом повышения над­молекулярной ориентации УВ относительно оси волокна. Уже при температуре термической обработки 1700 °С модуль упругости волокна составляет 210 ГПа.

11.3.2.6. Электрические свойства У В, полученных из пеков

Магнитные и электрические характеристики УВ на основе пеков были детально изучены Брайтом и Сингером методом ЭПР [193]. Ими было показано, что эти параметры являются весьма чувствительными к степени упорядоченности графитовой струк­туры волокон. Предельная степень графитизации в таких УВ соизмерима со степенью графитизации пироуглерода после термо­обработки при высокой температуре. Для сравнения: максимально высокая степень графитизации УВ из ПАН соответствует тому же параметру УВ из пека при температуре термической обработки 1700 ... 2300 °С.

Рис. 11.29. Изменение анизотропии g-фактор а УВ из пека и ПАН в зависи­мости от температуры термообработки Т:

1,2 — УВ из пека соответственно после длительной и кратковременной термообра­ботки; 3 — УВ из ПАН; Ag ~ gu

Рис. 11.30. Зависимость удельного сопротивления р УВ из пека от температуры термообработки Т

На рис. 11.29 представлена зависимость анизотропии £-фак - тора (ЭПР) двух видов УВ в зависимости от температуры терми­ческой обработки [191]. На рисунке видно, что для УВ из пека

[191] анизотропия ^-фактора су-

Т, Ю'3См___________________ щественно выше, чем для УВ

Из ПАН [138]. Это является сле­дствием особенностей графитиза­ции мезоморфной структуры [ 186 ]. Анизотропия ^-фактора в УВ из ПАН и пека совпадает только до 2000 ... 2300 °С, что объясняется более выраженной графитоподоб - ностью структуры УВ из пека. Интересным является и тот факт, что в отличие от УВ из пека для углеродных волокон из ПАН не наблюдается перегибов в кривых анизотропии g-фактора при 1700°С. Изменение удельного сопроти - пш І і і і і і вления в зависимости от темпера­туры термообработки представле­но на рис. 11.30 [191]. УВ на основе пека является очень хоро­шим проводником. Удельное со­противление уменьшается от зна­чений 0,1 Ом-м при обработке при 1700 °С до 0,02 Ом-м при

3000 °С. Для сравнения на рис. 11.31 приведена кривая зави­симости электропроводности УВ на основе пека, ПАН и гидрата целлюлозы (ГТЦ) от модуля упругости волокна. Поскольку УВ из пека обладает более высокой степенью графитизации, его про­водимость выше, чем у остальных волокон.