Il-fibra tal-karbonju, magħrufa bħala r-re ta 'materjali ġodda fis-seklu 21, hija perla qawwija fil-materjali.Il-fibra tal-karbonju (CF) hija tip ta 'fibra inorganika b'kontenut ta' karbonju ta 'aktar minn 90%.Fibri organiċi (fibri bbażati fuq il-viscose, żift ibbażati, fibri bbażati fuq polyacrylonitrile, eċċ.) huma pirolizzati u karbonizzati f'temperatura għolja biex jiffurmaw sinsla tal-karbonju.
Bħala ġenerazzjoni ġdida ta 'fibra rinfurzata, il-fibra tal-karbonju għandha proprjetajiet mekkaniċi u kimiċi eċċellenti.Mhux biss għandu l-karatteristiċi inerenti tal-materjali tal-karbonju, iżda għandu wkoll l-irtubija u l-proċessabbiltà tal-fibra tat-tessuti.Għalhekk, huwa użat ħafna fl-ajruspazju, tagħmir tal-enerġija, trasport, sports u oqsma ta 'divertiment
Piż ħafif: bħala materjal strateġiku ġdid b'rendiment eċċellenti, id-densità tal-fibra tal-karbonju hija kważi l-istess bħal dik tal-manjeżju u tal-berillju, inqas minn 1 / 4 ta 'dik tal-azzar.L-użu ta 'kompost tal-fibra tal-karbonju bħala materjal strutturali jista' jnaqqas il-piż strutturali bi 30% - 40%.
Saħħa għolja u modulu għoli: is-saħħa speċifika tal-fibra tal-karbonju hija 5 darbiet ogħla minn dik tal-azzar u 4 darbiet ogħla minn dik tal-liga tal-aluminju;Il-modulu speċifiku huwa 1.3-12.3 darbiet ta 'materjali strutturali oħra.
Koeffiċjent ta 'espansjoni żgħira: il-koeffiċjent ta' espansjoni termali tal-biċċa l-kbira tal-fibri tal-karbonju huwa negattiv f'temperatura tal-kamra, 0 f'200-400 ℃, u 1.5 biss f'inqas minn 1000 ℃ × 10-6 / K, mhux faċli biex tespandi u tiddiforma minħabba xogħol għoli temperatura.
Reżistenza tajba għall-korrużjoni kimika: il-fibra tal-karbonju għandha kontenut għoli ta 'karbonju pur, u l-karbonju huwa wieħed mill-aktar elementi kimiċi stabbli, li jirriżulta fil-prestazzjoni stabbli ħafna tiegħu f'ambjent aċidu u alkali, li jista' jsir f'kull tip ta 'prodotti kimiċi kontra l-korrużjoni.
Reżistenza qawwija għall-għeja: l-istruttura tal-fibra tal-karbonju hija stabbli.Skont l-istatistika tan-netwerk tal-polimeru, wara miljuni ta 'ċikli ta' test tal-għeja tal-istress, ir-rata ta 'żamma tas-saħħa tal-kompost għadha 60%, filwaqt li dik tal-azzar hija 40%, l-aluminju huwa 30%, u l-plastik rinfurzat bil-fibra tal-ħġieġ huwa biss 20 % – 25%.
Il-kompost tal-fibra tal-karbonju huwa t-tisħiħ mill-ġdid tal-fibra tal-karbonju.Għalkemm il-fibra tal-karbonju tista 'tintuża waħedha u jkollha funzjoni speċifika, hija materjal fraġli wara kollox.Huwa biss meta jkun magħqud mal-materjal tal-matriċi biex jifforma kompost tal-fibra tal-karbonju jista 'jagħti rwol aħjar lill-proprjetajiet mekkaniċi tiegħu u jġorr aktar tagħbijiet.
Il-fibri tal-karbonju jistgħu jiġu kklassifikati skont dimensjonijiet differenti bħal tip ta 'prekursur, metodu ta' manifattura u prestazzjoni
Skond it-tip ta 'prekursur: polyacrylonitrile (Pan) ibbażat, żift ibbażat (isotropiku, mesophase);Bażi tal-viscose (bażi taċ-ċelluloża, bażi tar-rejon).Fost dawn, il-fibra tal-karbonju bbażata fuq polyacrylonitrile (Pan) tokkupa l-pożizzjoni mainstream, u l-output tagħha jammonta għal aktar minn 90% tal-fibra tal-karbonju totali, filwaqt li l-fibra tal-karbonju bbażata fuq il-viscose tammonta għal inqas minn 1%.
Skont il-kundizzjonijiet u l-metodi tal-manifattura: fibra tal-karbonju (800-1600 ℃), fibra tal-grafita (2000-3000 ℃), fibra tal-karbonju attivat, fibra tal-karbonju mkabbra mill-fwar.
Skont il-proprjetajiet mekkaniċi, jista 'jinqasam f'tip ġenerali u tip ta' prestazzjoni għolja: is-saħħa tal-fibra tal-karbonju tat-tip ġenerali hija ta 'madwar 1000MPa, u l-modulu huwa ta' madwar 100GPa;Tip ta 'prestazzjoni għolja jista' jinqasam f'tip ta 'qawwa għolja (qawwa 2000mPa, modulus 250gpa) u mudell għoli (modulus 300gpa jew aktar), li fosthom is-saħħa akbar minn 4000mpa tissejjaħ ukoll tip ta' qawwa ultra-għolja, u l-modulus akbar minn 450gpa huwa imsejjaħ mudell ultra-għoli.
Skont id-daqs tal-irmonk, jista 'jinqasam fi stoppa żgħira u stoppa kbira: fibra tal-karbonju tal-irmonk żgħira hija prinċipalment 1K, 3K u 6K fl-istadju inizjali, u żviluppata gradwalment f'12K u 24K, li tintuża prinċipalment fl-ajruspazju, l-isports u oqsma tad-divertiment.Fibri tal-karbonju 'l fuq minn 48K normalment jissejħu fibri kbar tal-karbonju tal-irmonk, inklużi 48K, 60K, 80K, eċċ., Li jintużaw prinċipalment f'oqsma industrijali.
Is-saħħa tat-tensjoni u l-modulu tat-tensjoni huma żewġ indiċi ewlenin biex jevalwaw il-proprjetajiet tal-fibra tal-karbonju.Ibbażat fuq dan, iċ-Ċina ppromulgat l-istandard nazzjonali għall-fibra tal-karbonju bbażata PAN (GB / t26752-2011) fl-2011. Fl-istess ħin, minħabba l-vantaġġ ewlieni assolut ta 'Toray fl-industrija globali tal-fibra tal-karbonju, il-biċċa l-kbira tal-manifatturi domestiċi jadottaw ukoll l-istandard ta' klassifikazzjoni ta 'Toray bħala referenza.
1.2 ostakli għoljin iġibu valur miżjud għoli.It-titjib tal-proċess u r-realizzazzjoni tal-produzzjoni tal-massa jistgħu jnaqqsu b'mod sinifikanti l-ispiża u jżidu l-effiċjenza
1.2.1 l-ostaklu tekniku tal-industrija huwa għoli, il-produzzjoni tal-prekursur hija l-qalba, u l-karbonizzazzjoni u l-ossidazzjoni hija ċ-ċavetta
Il-proċess tal-produzzjoni tal-fibra tal-karbonju huwa kumpless, li jeħtieġ tagħmir u teknoloġija għolja.Il-kontroll tal-preċiżjoni, it-temperatura u l-ħin ta 'kull rabta se jaffettwa ħafna l-kwalità tal-prodott finali.Il-fibra tal-karbonju tal-polyacrylonitrile saret l-aktar użata u l-ogħla produzzjoni tal-fibra tal-karbonju fil-preżent minħabba l-proċess ta 'preparazzjoni relattivament sempliċi tagħha, l-ispiża tal-produzzjoni baxxa u r-rimi konvenjenti ta' tliet skart.Il-propan tal-materja prima prinċipali jista 'jkun magħmul minn żejt mhux raffinat, u l-katina tal-industrija tal-fibra tal-karbonju PAN tinkludi proċess ta' manifattura komplet mill-enerġija primarja sa l-applikazzjoni terminali.
Wara li l-propan ġie ppreparat minn żejt mhux raffinat, il-propan inkiseb b'deidroġenazzjoni katalitika selettiva (PDH) tal-propan;
L-akrylonitrile inkiseb bl-amossidazzjoni tal-propylene.Il-prekursur tal-polyacrylonitrile (Pan) inkiseb permezz ta 'polimerizzazzjoni u għażil ta' akrilonitrile;
Polyacrylonitrile huwa ossidizzat minn qabel, karbonizzat f'temperatura baxxa u għolja biex tinkiseb fibra tal-karbonju, li tista 'ssir f'drapp tal-fibra tal-karbonju u prepreg tal-fibra tal-karbonju għall-produzzjoni ta' komposti tal-fibra tal-karbonju;
Il-fibra tal-karbonju hija kkombinata ma 'reżina, ċeramika u materjali oħra biex jiffurmaw komposti tal-fibra tal-karbonju.Fl-aħħarnett, il-prodotti finali għall-applikazzjonijiet downstream jinkisbu permezz ta 'diversi proċessi ta' molding;
Il-kwalità u l-livell tal-prestazzjoni tal-prekursur jiddeterminaw direttament il-prestazzjoni finali tal-fibra tal-karbonju.Għalhekk, it-titjib tal-kwalità tas-soluzzjoni tal-għażil u l-ottimizzazzjoni tal-fatturi tal-formazzjoni tal-prekursur isiru l-punti ewlenin tal-preparazzjoni tal-fibra tal-karbonju ta 'kwalità għolja.
Skont "Riċerka dwar il-proċess ta 'produzzjoni ta' prekursur tal-fibra tal-karbonju bbażat fuq polyacrylonitrile", il-proċess tal-għażil jinkludi prinċipalment tliet kategoriji: għażil imxarrab, għażil niexef u għażil niexef imxarrab.Fil-preżent, l-għażil imxarrab u l-għażil imxarrab niexef jintużaw prinċipalment biex jipproduċu prekursur tal-polyacrylonitrile fid-dar u barra, fosthom l-għażil imxarrab huwa l-aktar użat.
L-għażil imxarrab l-ewwel joħroġ is-soluzzjoni tal-għażil mit-toqba tal-ispinneret, u s-soluzzjoni tal-għażil tidħol fil-banju tal-koagulazzjoni fil-forma ta 'fluss żgħir.Il-mekkaniżmu tal-għażil tas-soluzzjoni tal-għażil tal-polyacrylonitrile huwa li hemm vojt kbir bejn il-konċentrazzjoni ta 'DMSO fis-soluzzjoni tal-għażil u l-banju tal-koagulazzjoni, u hemm ukoll vojt kbir bejn il-konċentrazzjoni tal-ilma fil-banju tal-koagulazzjoni u s-soluzzjoni tal-polyacrylonitrile.Taħt l-interazzjoni taż-żewġ differenzi ta 'konċentrazzjoni ta' hawn fuq, il-likwidu jibda jinfirex f'żewġ direzzjonijiet, u finalment jikkondensa f'filamenti permezz ta 'trasferiment tal-massa, trasferiment tas-sħana, moviment ta' ekwilibriju tal-fażi u proċessi oħra.
Fil-produzzjoni tal-prekursur, l-ammont residwu ta 'DMSO, id-daqs tal-fibra, is-saħħa tal-monofilament, il-modulu, it-titwil, il-kontenut taż-żejt u t-tnaqqis tal-ilma jagħli jsiru l-fatturi ewlenin li jaffettwaw il-kwalità tal-prekursur.Meta tieħu l-ammont residwu ta 'DMSO bħala eżempju, għandha influwenza fuq il-proprjetajiet apparenti ta' prekursur, stat ta 'sezzjoni trasversali u valur CV tal-prodott finali tal-fibra tal-karbonju.Aktar ma jkun baxx l-ammont residwu ta 'DMSO, iktar ikun għoli l-prestazzjoni tal-prodott.Fil-produzzjoni, DMSO jitneħħa prinċipalment bil-ħasil, allura kif tikkontrolla t-temperatura tal-ħasil, il-ħin, l-ammont ta 'ilma bla melħ u l-ammont taċ-ċiklu tal-ħasil isir rabta importanti.
Prekursur tal-polyacrylonitrile ta 'kwalità għolja għandu jkollu l-karatteristiċi li ġejjin: densità għolja, kristallinità għolja, saħħa xierqa, sezzjoni trasversali ċirkolari, inqas difetti fiżiċi, wiċċ lixx u struttura tal-qalba tal-ġilda uniformi u densa.
Il-kontroll tat-temperatura tal-karbonizzazzjoni u l-ossidazzjoni huwa ċ-ċavetta.Il-karbonizzazzjoni u l-ossidazzjoni huma pass essenzjali fil-produzzjoni tal-prodotti finali tal-fibra tal-karbonju minn prekursur.F'dan il-pass, l-eżattezza u l-firxa tat-temperatura għandhom jiġu kkontrollati b'mod preċiż, inkella, is-saħħa tat-tensjoni tal-prodotti tal-fibra tal-karbonju tkun affettwata b'mod sinifikanti, u saħansitra twassal għal ksur tal-wajer
Preossidazzjoni (200-300 ℃): fil-proċess ta 'preossidazzjoni, il-prekursur PAN jiġi ossidizzat bil-mod u ħafif billi tiġi applikata ċerta tensjoni fl-atmosfera ossidanti, li tifforma numru kbir ta' strutturi ta 'ċirku fuq il-bażi tal-katina dritta tal-pan, sabiex jintlaħaq l-għan li jifilħu trattament ta 'temperatura ogħla.
Karbonizzazzjoni (temperatura massima mhux inqas minn 1000 ℃): il-proċess ta 'karbonizzazzjoni għandu jitwettaq f'atmosfera inerta.Fl-istadju bikri tal-karbonizzazzjoni, il-katina tal-pan tinkiser u tibda r-reazzjoni ta 'crosslinking;Biż-żieda tat-temperatura, ir-reazzjoni tad-dekompożizzjoni termali tibda tirrilaxxa numru kbir ta 'gassijiet ta' molekuli żgħar, u l-istruttura tal-grafita tibda tifforma;Meta t-temperatura żdiedet aktar, il-kontenut tal-karbonju żdied malajr u l-fibra tal-karbonju bdiet tifforma.
Grafitizzazzjoni (temperatura tat-trattament 'l fuq minn 2000 ℃): il-grafitizzazzjoni mhix proċess meħtieġ għall-produzzjoni tal-fibra tal-karbonju, iżda proċess fakultattiv.Jekk huwa mistenni modulu elastiku għoli ta 'fibra tal-karbonju, hija meħtieġa grafitizzazzjoni;Jekk tkun mistennija qawwa għolja tal-fibra tal-karbonju, il-grafitizzazzjoni mhix meħtieġa.Fil-proċess ta 'grafitizzazzjoni, temperatura għolja tagħmel il-fibra tifforma struttura ta' malji tal-grafita żviluppata, u l-istruttura hija integrata bit-tpinġija biex tikseb il-prodott finali.
Ostakoli tekniċi għoljin jagħtu lill-prodotti downstream b'valur miżjud għoli, u l-prezz tal-komposti tal-avjazzjoni huwa 200 darba ogħla minn dak tal-ħarir mhux maħdum.Minħabba d-diffikultà għolja tal-preparazzjoni tal-fibra tal-karbonju u l-proċess kumpless, aktar ma jkunu downstream il-prodotti, iktar ikun għoli l-valur miżjud.Speċjalment għall-komposti tal-fibra tal-karbonju high-end użati fil-qasam aerospazjali, minħabba li l-klijenti downstream għandhom rekwiżiti stretti ħafna dwar l-affidabbiltà u l-istabbiltà tiegħu, il-prezz tal-prodott juri wkoll tkabbir multiplu ġeometriku meta mqabbel mal-fibra tal-karbonju ordinarja.
Ħin tal-post: Lulju-22-2021