Carbon Fiber: Teknolohiya Ng Produksyon Ng Carbon Fiber Sa Russia, Masilya At Underfloor Na Pag-init Na May Carbon Fiber, Density At Mga Katangian Ng Carbon Fiber

2024 May -akda: Beatrice Philips | [email protected]. Huling binago: 2024-01-09 13:48

Ang pag-alam sa lahat ng bagay tungkol sa carbon fiber ay napakahalaga para sa bawat modernong tao. Ang pag-unawa sa teknolohiya ng produksyon ng carbon sa Russia, ang density at iba pang mga katangian ng carbon fiber, mas madaling maunawaan ang saklaw ng aplikasyon nito at gumawa ng tamang pagpipilian. Bilang karagdagan, dapat mong malaman ang lahat tungkol sa masilya at underfloor na pag-init na may carbon fiber, tungkol sa mga banyagang tagagawa ng produktong ito at tungkol sa iba't ibang larangan ng aplikasyon.

Mga kakaibang katangian

Ang mga pangalang carbon fiber at carbon fiber, at sa isang bilang ng mga mapagkukunan din ng carbon fiber, ay napaka-karaniwan. Ngunit ang ideya ng mga tunay na katangian ng mga materyal na ito at ang mga posibilidad ng paggamit nila ay medyo naiiba para sa maraming mga tao. Mula sa isang teknikal na pananaw, ang materyal na ito ay binuo mula sa mga thread na may isang seksyon ng cross na hindi mas mababa sa 5 at hindi hihigit sa 15 microns … Halos lahat ng komposisyon ay binubuo ng mga carbon atoms - samakatuwid ang pangalan. Ang mga atomo mismo ay pinagsasama sa mga malulutong na kristal na bumubuo ng mga parallel na linya.

Ang disenyo na ito ay nagbibigay ng napakataas na lakas na makunat. Ang carbon fiber ay hindi isang ganap na bagong imbensyon . Ang mga unang sample ng isang katulad na materyal ay natanggap at ginamit ni Edison. Nang maglaon, sa kalagitnaan ng ikadalawampu siglo, ang carbon fiber ay nakaranas ng isang muling pagbabago - at mula noon ang paggamit nito ay patuloy na tumaas.

Ang carbon fiber ngayon ay ginawa mula sa iba't ibang mga hilaw na materyales - at samakatuwid ang mga pag-aari nito ay maaaring mag-iba nang malaki.

Komposisyon at mga katangiang pisikal

Ang pinakamahalaga sa mga katangian ng carbon fiber ay nananatili rito pambihirang paglaban sa init … Kahit na ang sangkap ay pinainit hanggang sa 1600 - 2000 degree, kung gayon sa kawalan ng oxygen sa kapaligiran ang mga parameter nito ay hindi magbabago. Ang density ng materyal na ito, kasama ang dati, ay linear din (sinusukat sa tinaguriang tex). Sa isang linear density na 600 tex, ang masa ng 1 km ng web ay magiging 600 g. Sa maraming mga kaso, ang nababanat na modulus ng materyal, o, tulad ng sinasabi nila, ang modulus ni Young, ay mahalaga rin sa kritikal.

Para sa mataas na lakas na hibla, ang figure na ito ay mula 200 hanggang 250 GPa. Ang mataas na modulus carbon fiber na ginawa batay sa PAN ay may nababanat na modulus na humigit-kumulang na 400 GPa. Para sa mga solusyon sa likidong kristal, ang parameter na ito ay maaaring mag-iba mula 400 hanggang 700 GPa. Ang nababanat na modulus ay kinakalkula batay sa pagtatantya ng halaga nito kapag ang mga indibidwal na kristal na grapayt ay naunat. Ang oryentasyon ng mga eroplano ng atomiko ay itinatag gamit ang X-ray diffraction analysis.

Ang default na pag-igting sa ibabaw ay 0.86 N / m. Kapag pinoproseso ang materyal upang makakuha ng isang metal-composite fiber, ang figure na ito ay tumataas sa 1.0 N / m . Ang pagsukat sa pamamagitan ng capillary ascent method ay tumutulong upang matukoy ang kaukulang parameter. Ang temperatura ng pagkatunaw ng mga hibla batay sa mga pitsel ng petrolyo ay 200 degree. Ang pag-ikot ay nagaganap sa halos 250 degree; ang natutunaw na punto ng iba pang mga uri ng mga hibla nang direkta ay nakasalalay sa kanilang komposisyon.

Ang maximum na lapad ng mga tela ng carbon ay nakasalalay sa mga teknolohikal na kinakailangan at nuances. Para sa maraming mga tagagawa, ito ay 100 o 125 cm. Tulad ng para sa lakas ng ehe, magiging katumbas ito ng:

• para sa mga produktong may mataas na lakas na nakabatay sa PAN mula 3000 hanggang 3500 MPa;
• para sa mga hibla na may makabuluhang pagpahaba, mahigpit na 4500 MPa;
• para sa mataas na modulus na materyal mula 2000 hanggang 4500 MPa.

Ang mga pagkalkula ng teoretikal ng katatagan ng isang kristal sa ilalim ng isang makunat na puwersa patungo sa atomic na eroplano ng sala-sala ay nagbibigay ng isang tinatayang halaga ng 180 GPa. Ang inaasahang praktikal na limitasyon ay 100 GPa. Gayunpaman, ang mga eksperimento ay hindi pa nakumpirma ang pagkakaroon ng isang antas ng higit sa 20 GPa. Ang tunay na lakas ng carbon fiber ay limitado ng mga mekanikal na depekto at mga nuances ng proseso ng pagmamanupaktura. Ang makunat na lakas ng isang seksyon na may haba na 1/10 mm na itinatag sa mga praktikal na pag-aaral ay mula 9 hanggang 10 GPa.

Ang T30 carbon fiber ay nararapat sa espesyal na pansin . Pangunahing ginagamit ang materyal na ito sa paggawa ng mga tungkod. Ang solusyon na ito ay nakikilala sa pamamagitan ng kagaanan nito at mahusay na balanse. Ang index ng T30 ay nagpapahiwatig ng isang modulus ng pagkalastiko na 30 tonelada.

Pinapayagan ka ng mas kumplikadong mga proseso ng pagmamanupaktura na makakuha ng isang produkto ng antas na T35 at iba pa.

Produksiyong teknolohiya

Ang carbon fiber ay maaaring gawin mula sa iba't ibang mga uri ng polimer. Tinutukoy ng mode ng pagproseso ang dalawang pangunahing uri ng naturang mga materyales - mga carbonized at graphic na uri. Ang isang mahalagang pagkakaiba ay umiiral sa pagitan ng hibla na nagmula sa PAN at iba't ibang mga uri ng pitch. Ang mga de-kalidad na carbon fibre, parehong mataas ang lakas at mataas na modulus, ay maaaring magkaroon ng iba't ibang mga antas ng tigas at modulus . Nakaugalian na mag-refer sa kanila sa iba't ibang mga tatak.

Ang mga hibla ay ginawa sa filament o bundle format. Nabuo ang mga ito mula 1000 hanggang 10000 tuloy-tuloy na mga filament. Ang mga tela mula sa mga hibla na ito ay maaari ding gawin, tulad ng mga paghila (sa kasong ito, ang bilang ng mga filament ay mas malaki pa). Ang panimulang hilaw na materyal ay hindi lamang simpleng mga hibla, kundi pati na rin ang mga likidong kristal na pitches, pati na rin ang polyacrylonitrile. Ang proseso ng produksyon ay nagpapahiwatig muna ng paggawa ng mga orihinal na hibla, at pagkatapos ay pinainit sila sa hangin sa 200 - 300 degree.

Sa kaso ng PAN, ang prosesong ito ay tinatawag na pretreatment o pagpapahusay ng paglaban sa sunog. Matapos ang naturang pamamaraan, ang pitch ay nakakakuha ng isang mahalagang pag-aari bilang infusibility. Ang mga hibla ay bahagyang na-oxidize. Tinutukoy ng mode ng karagdagang pag-init kung magiging kabilang sila sa pangkat na carbonized o na-graphic . Ang pagtatapos ng trabaho ay nagpapahiwatig ng pagbibigay sa ibabaw ng mga kinakailangang pag-aari, pagkatapos na ito ay natapos o laki.

Ang oksihenasyon sa hangin ay nagdaragdag ng paglaban sa sunog hindi lamang bilang isang resulta ng oksihenasyon. Ang kontribusyon ay ginawa hindi lamang sa pamamagitan ng bahagyang dehydrogenation, ngunit din sa pamamagitan ng intermolecular crosslinking at iba pang mga proseso. Bukod pa rito, nabawasan ang pagkamaramdamin ng materyal sa pagkatunaw at pagkasukat ng mga carbon atoms. Ang Carbonization (sa yugto ng mataas na temperatura) ay sinamahan ng gasification at ang pagtakas ng lahat ng mga banyagang atomo.

Ang mga hibla ng PAN ay pinainit hanggang 200 - 300 degree sa pagkakaroon ng hangin na naging itim.

Ang kanilang kasunod na carbonization ay isinasagawa sa isang kapaligiran sa nitrogen sa 1000 - 1500 degrees. Ang pinakamainam na antas ng pag-init, ayon sa isang bilang ng mga technologist, ay 1200 - 1400 degree . Ang mataas na modulus fiber ay kailangang maiinit hanggang sa tungkol sa 2500 degree. Sa paunang yugto, ang PAN ay tumatanggap ng isang microstructure ng hagdan. Ang kondensasyon sa antas ng intramolecular, na sinamahan ng paglitaw ng isang polycyclic aromatikong sangkap, ay "responsable" para sa paglitaw nito.

Mas maraming pagtaas ng temperatura, mas malaki ang istraktura ng uri ng sikliko . Matapos ang pagtatapos ng paggamot sa init ayon sa teknolohiya, ang pag-aayos ng mga molekula o mga mabangong fragment ay tulad na ang pangunahing mga axes ay magiging parallel sa fiber axis. Pinipigilan ng pag-igting ang antas ng oryentasyon mula sa pagbagsak. Ang mga tukoy na tampok ng pagkabulok ng PAN sa panahon ng paggamot sa init ay natutukoy ng konsentrasyon ng mga grafted monomer. Ang bawat uri ng naturang mga hibla ay tumutukoy sa paunang mga kondisyon sa pagproseso.

Ang likidong mala-kristal na petrolyo na pitch ay kailangang itago sa temperatura mula 350 hanggang 400 degree sa loob ng mahabang panahon. Ang mode na ito ay hahantong sa paghalay ng mga polycyclic Molekyul. Ang kanilang masa ay tumataas, at magkadikit na dahan-dahang nangyayari (sa pagbuo ng spherulites). Kung ang pag-init ay hindi hihinto, lumalaki ang mga spherulite, tumataas ang timbang na molekular, at ang resulta ay ang pagbuo ng isang tuluy-tuloy na likidong kristal na yugto . Paminsan-minsan natutunaw ang mga kristal sa quinoline, ngunit kadalasan ay hindi sila natutunaw pareho dito at sa pyridine (depende ito sa mga nuances ng teknolohiya).

Ang mga hibla na nakuha mula sa likidong kristal na pitch na may 55 - 65% na likidong mga kristal ay dumadaloy nang plastik. Isinasagawa ang pag-ikot sa 350 - 400 degree. Ang isang istrakturang lubos na nakatuon ay nabuo sa pamamagitan ng paunang pag-init sa isang himpapawid sa himpapawalang 200 - 350 degree at kasunod na paghawak sa isang hindi gumagalaw na kapaligiran. Ang mga hibla ng tatak na Thornel P-55 ay kailangang maiinit hanggang sa 2000 degree, mas mataas ang modulus ng pagkalastiko, mas mataas dapat ang temperatura.

Kamakailan lamang, ang mga gawaing pang-agham at pang-engineering ay nagbibigay ng higit na pansin sa teknolohiya na gumagamit ng hydrogenation. Ang paunang paggawa ng mga hibla ay madalas na nagagawa sa pamamagitan ng hydrogenating isang halo ng pitch ng alkitran ng alkitran at naphthalic gum. Sa kasong ito, ang tetrahydroquinoline ay dapat naroroon . Ang temperatura sa pagpoproseso ay 380 - 500 degree. Ang mga solido ay maaaring alisin sa pamamagitan ng pagsasala at centrifuge; pagkatapos ang mga pitches ay makapal sa isang mataas na temperatura. Para sa paggawa ng carbon, kinakailangang gumamit (depende sa teknolohiya) ng iba't ibang kagamitan:

• mga layer na namamahagi ng vacuum;
• mga bomba;
• mga sealing harnesses;
• mga mesa sa trabaho;
• mga bitag;
• kondaktibo mesh;
• vacuum films;
• prepregs;
• mga autoclaves.

Pagsusuri sa Market

Ang mga sumusunod na tagagawa ng carbon fiber ay nangunguna sa pandaigdigang merkado:

• Thornell, Fortafil at Celion (Estados Unidos);
• Grafil at Modmore (England);
• Kureha-Lone at Toreika (Japan);
• Mga Industriya ng Cytec;
• Hexcel;
• SGL Group;
• Toray Industries;
• Zoltek;
• Mitsubishi Rayon.

Ngayon ang carbon ay ginawa sa Russia:

• Chelyabinsk na halaman ng carbon at mga pinaghalong materyales;
• Balakovo Carbon Production;
• NPK Khimprominzhiniring;
• Saratov enterprise na "MAGSIMULA".

Mga produkto at application

Ginagamit ang carbon fiber upang makagawa ng pinaghalong pampalakas. Karaniwan din itong gamitin upang makakuha ng:

• tela ng bi-directional;
• mga tela ng taga-disenyo;
• biaxial at quadroaxial tissue;
• telang hindi hinabi;
• unidirectional tape;
• prepregs;
• panlabas na pampalakas;
• hibla;
• mga harnesses

Isang medyo seryosong pagbabago ngayon infrared mainit na sahig . Sa kasong ito, ang materyal ay ginagamit bilang kapalit ng tradisyonal na wire ng metal. Maaari itong makabuo ng 3 beses na mas maraming init, bilang karagdagan, ang pagkonsumo ng enerhiya ay nabawasan ng halos 50%. Ang mga mahilig sa pagmomodelo ng mga kumplikadong pamamaraan ay madalas na gumagamit ng mga carbon tubes na nakuha ng paikot-ikot. Ang mga produktong ito ay hinihiling din ng mga tagagawa ng mga kotse at iba pang kagamitan. Kadalasang ginagamit ang carbon fiber para sa mga preno ng kamay, halimbawa. Gayundin, batay sa materyal na ito, kumuha ng:

• mga bahagi para sa mga modelo ng sasakyang panghimpapawid;
• mga piraso ng hood;
• bisikleta;
• mga piyesa para sa pag-tune ng mga kotse at motorsiklo.

Ang mga panel ng tela ng Carbon ay 18% mas matigas kaysa sa aluminyo at 14% na higit sa istruktura na bakal … Ang mga manggas batay sa materyal na ito ay kinakailangan upang makakuha ng mga tubo at tubo ng variable na cross-section, mga produktong spiral ng iba't ibang mga profile. Ginagamit din ang mga ito para sa paggawa at pagkumpuni ng mga golf club. Ito rin ay nagkakahalaga ng pagturo ng paggamit nito. sa paggawa ng mga lalo na matibay na mga kaso para sa mga smartphone at iba pang mga gadget . Ang mga nasabing produkto ay karaniwang isang premium na character at may pinahusay na mga dekorasyong katangian.

Tulad ng para sa nakakalat na pulbos na uri ng grapayt, kinakailangan ito:

• kapag tumatanggap ng electrical conductive coatings;
• kapag naglalabas ng pandikit ng iba't ibang uri;
• kapag nagpapalakas ng mga hulma at ilang iba pang mga bahagi.

Ang masilya sa carbon fiber ay mas mahusay kaysa sa tradisyunal na masilya sa maraming paraan. Ang kumbinasyon na ito ay pinahahalagahan ng maraming mga eksperto para sa plasticity at lakas ng mekanikal nito. Ang komposisyon ay angkop para sa pagtakip sa malalim na mga depekto. Ang mga carbon rods o rod ay malakas, magaan at matagal. Ang nasabing materyal ay kinakailangan para sa:

• paglipad;
• ang industriya ng rocket;
• paglabas ng kagamitan sa palakasan.

Sa pamamagitan ng pyrolysis ng mga carboxylic acid asing-gamot, ketones at aldehydes ay maaaring makuha. Ang mahusay na mga katangian ng thermal fiber ng carbon fiber ay pinapayagan itong magamit sa mga heater at mga pad ng pagpainit. Ang nasabing mga heaters:

• matipid;
• maaasahan
• ay nakikilala sa pamamagitan ng kahanga-hangang kahusayan;
• huwag kumalat sa mapanganib na radiation;
• medyo siksik;
• perpektong awtomatiko;
• pinapatakbo nang walang hindi kinakailangang mga problema;
• huwag kumalat sa sobrang lakas ng ingay.

Ginagamit ang mga carbon-carbon composite sa paggawa ng:

• sumusuporta sa mga kruspolyo;
• mga tapered na bahagi para sa mga vacuum oven na natutunaw;
• pantubo na bahagi para sa kanila.

Ang mga karagdagang lugar ng aplikasyon ay kinabibilangan ng:

• mga lutong bahay na kutsilyo;
• gamitin para sa isang talulot ng talulot sa mga makina;
• gamitin sa konstruksyon.

Matagal nang ginamit ng mga modernong tagabuo ang materyal na ito hindi lamang para sa panlabas na pampalakas. Kailangan din upang mapalakas ang mga bahay na bato at mga swimming pool. Ang nakadikit na nagpapalakas na layer ay nagpapanumbalik ng mga katangian ng mga suporta at poste sa mga tulay. Ginagamit din ito kapag lumilikha ng mga septic tank at pag-frame ng natural, artipisyal na mga reservoir, kapag nagtatrabaho kasama ang isang caisson at isang silo pit.

Maaari mo ring ayusin ang mga humahawak ng tool, ayusin ang mga tubo, ayusin ang mga binti ng kasangkapan, hose, hawakan, mga kaso ng kagamitan, window sills at mga bintana ng PVC.