Из конструкционных композиционных материалов наибольшее значение имеют композиты, армированные волокнами, так как они вследствие максимальной анизотропии строения обладают рядом экстремальных свойств, в том числе высокими значениями прочности и модуля упругости.
В данной работе для повышения комплекса физико-механических свойств и снижения горючести углеродную ткань вводили в пластифицированную эпоксидную композицию.
Углеродные волокна при низком удельном весе обладает очень высокой прочностью, так как комплексная нить, использованная в производстве лент и тканей, состоит из элементарных нитей 5–10 мкм в диаметре. В структуре углеродной нити атомы углерода соединены в кристаллы, выровненные параллельно длинной оси волокна. Выравнивание кристаллов придает материалу высокую прочность на растяжение. Углеткани, как и углеродные волокна, характеризуются устойчивостью к воздействию большинства химически агрессивных реагентов, низкими удельным весом и коэффициентом температурного расширения, что обеспечивает возможность применения ее при производстве сверхпрочных пластиков для нужд авиакосмической, судостроительной и автомобильной промышленности.
Углеродные волокна обладают еще и высокой термической и химической стойкостью и могут быть использованы для получения углеродных композиционных материалов практически со всеми видами матриц. С полимерными матрицами, в том числе с эпоксидными, они позволяют получать композиционные материалы конструкционного назначения, химически стойкие, с высокими прочностью и теплостойкостью. Эпоксиуглепластики обладают наиболее высокими, в сравнении с другими полимерными матрицами, упруго-прочностными свойствами.
Выбор в качестве пластификаторов трикрезилфосфата (ТКФ) и трихлорэтилфосфата (ТХЭФ) обусловлен наличием в их составе ингибиторов горения (фосфора и хлора в ТХЭФ и фосфора в ТКФ). Как доказано ранее, ТХЭФ и ТКФ [1–4] вступают в химическое взаимодействие с эпоксидным олигомером. Наличие в ТХЭФ и ТКФ фосфора способствует при воздействии температур структурированию эпоксидного полимера и увеличению способности к коксообразованию, за счет влияния продуктов их разложения на процессы при деструкции эпоксидной композиции. При этом достигается, как показано на примере образцов с ТХЭФ, снижение потерь массы при горении и повышение кислородного индекса (КИ) до 30 % объема, а также изменяются структура и теплофизические свойства кокса, что способствует усилению его теплозащитных свойств [2–3, 5]. При сгорании образцов, не содержащих в составе ТХЭФ, кокс имеет однородную структуру, не разделяющуюся без разрушения, а образцы, содержащие ТХЭФ, при сгорании образуют кокс, на поверхности которого формируется «шапка» пенококса высокой пористости, легко отделяющаяся из-за наличия газовой прослойки между основной частью кокса и пенококсом. Образование газовой прослойки связано с большой вязкостью пиролизующейся модифицированной композиции, затрудняющей выход газов пиролиза.