Preparación de materiales compuestos carbono/ carbono a partir de breas de alquitrán de hulla. Modificación química de las breas mediante tratamientos previos

Abstract

En el presente trabajo se describe el diseño y puesta a punto de los equipos necesarios para la preparación de materiales compuestos carbono/carbono (c/c) unidireccionales mediante impregnación líquida de fibras de carbono con disoluciones/suspensiones de breas en tetrahidrofurano (thf). Estos equipos incluyen una hiladora para la preparación de preimpregnados y una prensa de platos calientes para el moldeo/curado del material. Asimismo se describen los resultados de un estudio previo de control de parámetros de operación relevantes para el proceso de fabricación de estos materiales. Al objeto de mejorar las propiedades de las breas de alquitrán de hulla como precursores de matrices carbonosas, dos breas comerciales, una ligante y otra de impregnación, fueron sometidas a un tratamiento previo mediante burbujeo con aire a temperaturas de 250-300 grados c. Con el mismo propósito, se sometió la brea de impregnación a tratamiento térmico con o sin la adición de negro de humo de características especiales a temperaturas de 400-450 grados c. A partir de las breas originales y las tratadas se prepararon materiales compuestos unidireccionales, laminares, utilizando fibras de carbono basadas en poliacrilonitrilo (pan) como refuerzo. Las condiciones experimentales fueron las mismas en todos los casos, siendo el precursor de la matriz la única variable introducida. Los materiales compuestos c/c se caracterizaron en términos de su microestructura (textura óptica, porosidad) y propiedades (densidad, resistencia a flexión y resistencia a cortadura interlaminar). El diferente comportamiento de los materiales obtenidos se ha explicado a partir de su estructura y de la composición química de los precursores. Algunos de los tratamientos aplicados han permitido la obtención de materiales compuestos c/c de excelentes propiedades, aún cuando no han sido sometidos a ningún ciclo de densificación.