ПУЧОК УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА, СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА, ПРЕПРЕГ И АРМИРОВАННЫЙ УГЛЕРОДНЫМ ВОЛОКНОМ КОМПОЗИТНЫЙ МАТЕРИАЛ

0
1. Пучок углеродного волокна, в котором соотношение между размером кристаллита Lc (нм), прочностью на сжатие одиночного волокна Fc (ГПа), измеренной методом фрагментации при сжатии композитов, содержащих волокно одного типа, и начальным модулем упругости E (ГПа) при испытании на растяжение пропитанной смолой нити одновременно удовлетворяет следующим формулам (1)-(3), и Lc имеет значение 4,00 нм или меньше:
Fc≥1,3×10/Lc-0,3 (1),
0
E≤0×Lc+155 (2),
0
E≥330 (3).
2. Пучок углеродного волокна по п. 1, который является по существу нескрученным.
3. Пучок углеродного волокна по п. 1 или 2, в котором Lc имеет значение 2,60 нм или больше.
4. Пучок углеродного волокна по любому из пп. 1-3, в котором число ворсинок, существующих в пучке углеродного волокна, составляет 2/м или меньше.
5. Пучок углеродного волокна по любому из пп. 1-4, в котором средняя разрывная длина составляет от 800 до 1100 мм.
6. Пучок углеродного волокна по любому из пп. 1-5, в котором прочность при растяжении нити составляет 4,8 ГПа или больше.
7. Пучок углеродного волокна по любому из пп. 1-6, в котором диаметр одиночного волокна составляет 5,0 мкм или больше и соотношение между размером кристаллита Lc (нм) и удельной плотностью (SG), определенной по методу Архимеда, удовлетворяет следующим формулам (4) и (5).
SG≥0,0633×Lc+1,565 (4),
2,85≤Lc≤4,00 (5).
8. Пучок углеродного волокна по любому из пп. 1-7, в котором диаметр одиночного волокна составляет 6,0 мкм или больше.
9. Препрег, содержащий пучок углеродного волокна по любому из пп. 1-8, пропитанный термореактивной смолой, в котором отвержденный продукт термореактивной смолы имеет модуль упругости при растяжении 3,0 ГПа или больше.
10. Армированный углеродным волокном композитный материал, содержащий пучок углеродного волокна по любому из пп. 1-9 и матричную смолу.
11. Способ производства пучка углеродного волокна, который включает получение пучка по существу нескрученного углеродного волокна посредством процесса стабилизации, в котором пучок волокна-предшественника на основе полиакрилонитрила подвергают термической обработке в атмосфере, содержащей кислород; процесса предварительной карбонизации, в котором пучок волокна, полученный в процессе стабилизации, подвергают термической обработке в инертной атмосфере при максимальной температуре от 500 до 1000°C; процесса карбонизации, в котором пучок волокна, полученный в процессе предварительной карбонизации, подвергают термической обработке в инертной атмосфере при максимальной температуре от 1700 до 3000°C; и процесса, в котором пучок волокна, полученный в процессе карбонизации, подвергают окислительной обработке; где
-1
-1
-1
-1
процесс стабилизации проводят до тех пор, пока отношение интенсивности пика при 1453 см к интенсивности пика при 1370 см в инфракрасном спектре пучка волокна не будет находиться в интервале от 0,60 до 0,70, и отношение интенсивности пика при 1254 см к интенсивности пика при 1370 см в инфракрасном спектре не будет находиться в интервале от 0,50 до 0,65; и
-3
натяжение пучка волокна в процессе карбонизации составляет от 4,0 до 6,0 мН/дтекс, и процесс карбонизации проводят до тех пор, пока соотношение между размером кристаллита Lc (нм) в пучке волокна и максимальной температурой T не будет удовлетворять следующей формуле: Lc≥2,00×10×T-0,90.
12. Способ производства пучка углеродного волокна, который включает получение пучка углеродного волокна посредством процесса стабилизации, в котором пучок волокна-предшественника на основе полиакрилонитрила подвергают термической обработке в атмосфере, содержащей кислород; процесса предварительной карбонизации, в котором пучок волокна, полученный в процессе стабилизации, подвергают термической обработке в инертной атмосфере при максимальной температуре от 500 до 1000°C; процесса карбонизации, в котором пучок волокна, полученный в процессе предварительной карбонизации, подвергают термической обработке в инертной атмосфере при максимальной температуре от 1700 до 3000°C; и процесса, в котором пучок волокна, полученный в процессе карбонизации, подвергают окислительной обработке; где
натяжение пучка волокна в процессе стабилизации составляет 1,0 мН/дтекс или больше;
-1
-1
-1
-1
процесс стабилизации проводят до тех пор, пока отношение интенсивности пика при 1453 см к интенсивности пика при 1370 см в инфракрасном спектре пучка волокна не будет находиться в интервале от 0,60 до 0,70, и отношение интенсивности пика при 1254 см к интенсивности пика при 1370 см в инфракрасном спектре не будет находиться в интервале от 0,50 до 0,65; и
число скручиваний пучка волокна в процессе карбонизации составляет 2 витка/м или больше или угол скручивания поверхности пучка волокна составляет 0,2° или больше, и натяжение пучка волокна в процессе карбонизации составляет 4,0 мН/дтекс или больше.