የካርቦን ፋይበር ኢንዱስትሪ ጥልቅ ትንተና-ከፍተኛ እድገት ፣ የአዳዲስ ቁሳቁሶች ሰፊ ቦታ እና ከፍተኛ ጥራት ያለው ትራክ

በ 21 ኛው ክፍለ ዘመን የአዳዲስ እቃዎች ንጉስ በመባል የሚታወቀው የካርቦን ፋይበር በቁሳቁሶች ውስጥ ብሩህ ዕንቁ ነው.የካርቦን ፋይበር (ሲኤፍ) ከ90% በላይ የካርበን ይዘት ያለው ኢንኦርጋኒክ ፋይበር አይነት ነው።ኦርጋኒክ ፋይበር (viscose based, pitch based, polyacrylonitrile based fibers, ወዘተ.) ፒሮላይዝድ እና ካርቦንዳይዝድ በከፍተኛ ሙቀት የካርቦን የጀርባ አጥንት ይፈጥራሉ።

እንደ አዲስ ትውልድ የተጠናከረ ፋይበር, የካርቦን ፋይበር በጣም ጥሩ የሜካኒካል እና ኬሚካላዊ ባህሪያት አለው.የካርቦን ቁሳቁሶች ተፈጥሯዊ ባህሪያት ብቻ ሳይሆን የጨርቃጨርቅ ፋይበር ለስላሳነት እና የሂደት ችሎታም አለው.ስለዚህ, በኤሮስፔስ, በሃይል መሳሪያዎች, በመጓጓዣ, በስፖርት እና በመዝናኛ መስኮች በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል

ቀላል ክብደት፡ ጥሩ አፈጻጸም ያለው እንደ ስትራቴጂካዊ አዲስ ቁሳቁስ፣ የካርቦን ፋይበር ጥግግት ከማግኒዚየም እና ከቤሪሊየም ጋር ተመሳሳይ ነው ፣ ከብረት ውስጥ ከ 1/4 በታች።የካርቦን ፋይበር ስብጥርን እንደ መዋቅራዊ ቁሳቁስ በመጠቀም መዋቅራዊ ክብደትን በ 30% - 40% ይቀንሳል.

ከፍተኛ ጥንካሬ እና ከፍተኛ ሞጁሎች-የካርቦን ፋይበር ልዩ ጥንካሬ ከብረት ብረት 5 እጥፍ እና ከአሉሚኒየም ቅይጥ 4 እጥፍ ይበልጣል;ልዩ ሞጁል ከሌሎች መዋቅራዊ ቁሳቁሶች 1.3-12.3 ጊዜ ነው.

አነስተኛ የማስፋፊያ ቅንጅት፡- የአብዛኛው የካርቦን ፋይበር የሙቀት መስፋፋት በክፍል ሙቀት አሉታዊ ነው፣ 0 በ200-400 ℃፣ እና 1.5 ከ1000 ℃ × 10-6/K ባነሰ ጊዜ፣ በቀላሉ ለመስፋፋት እና ለመበላሸት ቀላል አይደለም በከፍተኛ ስራ። የሙቀት መጠን.

ጥሩ ኬሚካላዊ ዝገት የመቋቋም: የካርቦን ፋይበር ከፍተኛ ንጹህ የካርቦን ይዘት ያለው ሲሆን ካርቦን በጣም የተረጋጋ የኬሚካል ንጥረ ነገሮች መካከል አንዱ ነው, በዚህም ምክንያት አሲድ እና አልካሊ አካባቢ ውስጥ በጣም የተረጋጋ አፈጻጸም, ይህም ሁሉንም ዓይነት ኬሚካል ፀረ-ዝገት ምርቶች ሊሆን ይችላል.

ጠንካራ ድካም መቋቋም: የካርቦን ፋይበር መዋቅር የተረጋጋ ነው.እንደ ፖሊመር አውታረመረብ አኃዛዊ መረጃ ፣ በሚሊዮኖች ከሚቆጠሩ የጭንቀት ድካም ፈተና በኋላ ፣ የጥንካሬ ማቆየት መጠኑ አሁንም 60% ነው ፣ የአረብ ብረት 40% ፣ አልሙኒየም 30% ነው ፣ እና የመስታወት ፋይበር የተጠናከረ ፕላስቲክ 20 ብቻ ነው። % - 25%

የካርቦን ፋይበር ድብልቅ የካርቦን ፋይበር እንደገና ማጠናከሪያ ነው።ምንም እንኳን የካርቦን ፋይበር ብቻውን ጥቅም ላይ ሊውል እና የተለየ ተግባር ቢጫወትም, ከሁሉም በኋላ ግን በቀላሉ የማይበጠስ ቁሳቁስ ነው.የካርቦን ፋይበር ድብልቅን ለመፍጠር ከማትሪክስ ቁሳቁስ ጋር ሲጣመር ብቻ ለሜካኒካዊ ባህሪያቱ የተሻለ ጨዋታ ሊሰጥ እና ብዙ ሸክሞችን ሊሸከም ይችላል።

የካርቦን ፋይበር እንደ ቀዳሚ ዓይነት፣ የማምረቻ ዘዴ እና አፈጻጸም ባሉ የተለያዩ ልኬቶች ሊመደቡ ይችላሉ።

እንደ ቅድመ-ቅደም ተከተል አይነት: ፖሊacrylonitrile (ፓን) መሰረት ያደረገ, ፒት ላይ የተመሰረተ (አይዞትሮፒክ, ሜሶፋስ);Viscose base (ሴሉሎስ መሰረት, ሬዮን መሰረት).ከነሱ መካከል ፖሊacrylonitrile (ፓን) ላይ የተመሰረተ የካርበን ፋይበር ዋናውን ቦታ ይይዛል, እና ምርቱ ከጠቅላላው የካርቦን ፋይበር ከ 90% በላይ ይይዛል, ቪስኮስ ላይ የተመሰረተ የካርቦን ፋይበር ከ 1% ያነሰ ነው.

እንደ የማምረቻ ሁኔታዎች እና ዘዴዎች-የካርቦን ፋይበር (800-1600 ℃) ፣ ግራፋይት ፋይበር (2000-3000 ℃) ፣ የነቃ የካርቦን ፋይበር ፣ በእንፋሎት የሚበቅል የካርቦን ፋይበር።

እንደ ሜካኒካል ባህሪያት, ወደ አጠቃላይ ዓይነት እና ከፍተኛ አፈፃፀም አይነት ሊከፋፈል ይችላል-የአጠቃላይ የካርቦን ፋይበር ጥንካሬ 1000MPa ነው, እና ሞጁሉ 100GPa ነው;ከፍተኛ አፈጻጸም አይነት ወደ ከፍተኛ ጥንካሬ አይነት (ጥንካሬ 2000mPa, ሞጁል 250gpa) እና ከፍተኛ ሞዴል (ሞዱል 300gpa ወይም ከዚያ በላይ) ሊከፈል ይችላል, ከእነዚህ መካከል ጥንካሬ 4000mpa በላይ ደግሞ እጅግ በጣም ከፍተኛ ጥንካሬ አይነት ይባላል, እና ሞጁል 450gpa የሚበልጥ ነው. እጅግ በጣም ከፍተኛ ሞዴል ተብሎ ይጠራል.

እንደ ተጎታች መጠን በትንሽ ተጎታች እና ትልቅ ተጎታች ሊከፈል ይችላል-ትንሽ የካርቦን ፋይበር በዋነኝነት 1 ኪ ፣ 3 ኪ እና 6 ኪ በመጀመሪያ ደረጃ ፣ እና ቀስ በቀስ ወደ 12 ኪ እና 24 ኪ. እና የመዝናኛ ቦታዎች.ከ 48K በላይ የካርቦን ፋይበር በአብዛኛው በኢንዱስትሪ መስክ ጥቅም ላይ የሚውሉ 48K, 60K, 80K, ወዘተ ጨምሮ ትላልቅ ተጎታች ካርቦን ፋይበር ይባላሉ.

የመለጠጥ ጥንካሬ እና የመለጠጥ ሞጁል የካርቦን ፋይበር ባህሪያትን ለመገምገም ሁለት ዋና ኢንዴክሶች ናቸው.በዚህ ላይ በመመስረት ቻይና በ 2011 ፓን ላይ የተመሰረተ የካርቦን ፋይበር (ጂቢ / t26752-2011) ብሔራዊ ደረጃን አውጥታለች. በተመሳሳይ ጊዜ, Toray በዓለም አቀፍ የካርቦን ፋይበር ኢንዱስትሪ ውስጥ ፍጹም ግንባር ቀደም ጥቅም በመኖሩ ምክንያት, አብዛኛዎቹ የሀገር ውስጥ አምራቾች የ Torayን ምድብ ደረጃን ይከተላሉ. እንደ ማጣቀሻ.

1.2 ከፍተኛ እንቅፋቶች ከፍተኛ ተጨማሪ እሴት ያመጣሉ.ሂደትን ማሻሻል እና የጅምላ ምርትን መገንዘብ ዋጋን በእጅጉ ይቀንሳል እና ውጤታማነትን ይጨምራል

1.2.1 የኢንዱስትሪው ቴክኒካል እንቅፋት ከፍተኛ ነው፣ የቅድሚያ ምርት ዋናው ነው፣ እና ካርቦናይዜሽን እና ኦክሳይድ ቁልፍ ነው።

የካርቦን ፋይበር የማምረት ሂደት ውስብስብ ነው, ይህም ከፍተኛ መሳሪያዎችን እና ቴክኖሎጂን ይጠይቃል.የእያንዳንዱ ማገናኛ ትክክለኛነት, የሙቀት መጠን እና ጊዜ መቆጣጠር የመጨረሻውን ምርት ጥራት በእጅጉ ይጎዳል.በአሁኑ ጊዜ ፖሊacrylonitrile የካርቦን ፋይበር በአንፃራዊነት ቀላል የዝግጅት ሂደት ፣ አነስተኛ የምርት ዋጋ እና ምቹ የሶስት ቆሻሻዎችን በማስወገድ ከፍተኛ ጥቅም ላይ የዋለው እና ከፍተኛው የካርቦን ፋይበር ምርት ሆኗል።ዋናው የጥሬ ዕቃ ፕሮፔን ከድፍድፍ ዘይት ሊሠራ ይችላል፣ እና የ PAN ካርቦን ፋይበር ኢንዱስትሪ ሰንሰለት ከዋናው ኃይል እስከ ተርሚናል አተገባበር ድረስ የተሟላ የማምረት ሂደትን ያጠቃልላል።

ፕሮፔን ከድፍድፍ ዘይት ከተዘጋጀ በኋላ, propylene በተመረጠው ካታሊቲክ ዲሃይድሮጂንሽን (ፒዲኤች) የፕሮፔን;

Acrylonitrile የተገኘው በ propylene ammooxidation ነው።ፖሊacrylonitrile (ፓን) ቅድመ-ቅጥያ የተገኘው በፖሊሜራይዜሽን እና በአክሪሎኒትሪል መፍተል;

Polyacrylonitrile የካርቦን ፋይበር ውህዶች መካከል ምርት ለማግኘት ካርቦን ፋይበር ጨርቅ እና የካርቦን ፋይበር prepreg ወደ ሊሆን ይችላል, ዝቅተኛ እና ከፍተኛ ሙቀት ላይ carbonized, የካርቦን ፋይበር ለማግኘት, ቅድመ oxidized ነው;

የካርቦን ፋይበር ከሬንጅ፣ ሴራሚክስ እና ሌሎች ቁሳቁሶች ጋር ተጣምሮ የካርቦን ፋይበር ውህዶችን ይፈጥራል።በመጨረሻም ለታች አፕሊኬሽኖች የመጨረሻዎቹ ምርቶች በተለያዩ የቅርጽ ሂደቶች የተገኙ ናቸው;

የቅድሚያ ጥራት እና የአፈፃፀም ደረጃ የካርቦን ፋይበር የመጨረሻ አፈፃፀምን በቀጥታ ይወስናል።ስለዚህ, የማሽከርከር መፍትሄን ጥራት ማሻሻል እና የቅድሚያ መፈጠርን ምክንያቶች ማመቻቸት ከፍተኛ ጥራት ያለው የካርቦን ፋይበር ለማዘጋጀት ቁልፍ ነጥቦች ይሆናሉ.

"በፖሊacrylonitrile ላይ የተመሰረተ የካርበን ፋይበር ቅድመ ሁኔታን የማምረት ሂደት ላይ የተደረገ ጥናት" እንደሚለው የማሽከርከር ሂደት በዋናነት ሶስት ምድቦችን ያካትታል፡እርጥብ መፍተል፣ ደረቅ መፍተል እና ደረቅ እርጥብ መፍተል።በአሁኑ ጊዜ, እርጥብ መፍተል እና ደረቅ እርጥብ ስፒን በዋነኝነት ጥቅም ላይ የሚውሉት ፖሊacrylonitrile ፕሪከርሰርን በሀገር ውስጥ እና በውጭ ሀገር ለማምረት ነው ፣ ከእነዚህም መካከል እርጥብ ማሽከርከር በብዛት ጥቅም ላይ ይውላል።

እርጥብ መፍተል በመጀመሪያ የሚሽከረከረውን መፍትሄ ከአከርካሪው ጉድጓድ ውስጥ ያስወጣል, እና የተሽከረከረው መፍትሄ በትንሽ ፍሰት መልክ ወደ የደም መርጋት መታጠቢያ ውስጥ ይገባል.የ polyacrylonitrile መፍተል መፍትሄ መፍተል ዘዴ በዲኤምኤስኦ ውስጥ በሚሽከረከር መፍትሄ እና በ coagulation መታጠቢያ መካከል ትልቅ ክፍተት አለ ፣ እና በ coagulation መታጠቢያ እና በ polyacrylonitrile መፍትሄ ውስጥ ባለው የውሃ ክምችት መካከል ትልቅ ክፍተት አለ ።ከላይ ባሉት ሁለት የማጎሪያ ልዩነቶች መስተጋብር ፈሳሹ በሁለት አቅጣጫዎች መሰራጨት ይጀምራል እና በመጨረሻም በጅምላ ሽግግር ፣ በሙቀት ሽግግር ፣ በደረጃ ሚዛን እንቅስቃሴ እና በሌሎች ሂደቶች ወደ ክሮች ይጨመራል።

በቅድመ-ምርት ውስጥ ፣ የዲኤምኤስኦ ቀሪ መጠን ፣ የፋይበር መጠን ፣ የሞኖፊላመንት ጥንካሬ ፣ ሞጁሎች ፣ ማራዘም ፣ የዘይት ይዘት እና የፈላ ውሃ መቀነስ የቀዳሚውን ጥራት የሚነኩ ቁልፍ ነገሮች ይሆናሉ።የተቀረውን የዲኤምኤስኦ መጠን እንደ ምሳሌ ብንወስድ በቅድመ፣ ክፍል-ክፍል ሁኔታ እና በመጨረሻው የካርቦን ፋይበር ምርት የሲቪ እሴት ላይ ተጽዕኖ አለው።የዲኤምኤስኦ ቀሪው መጠን ዝቅተኛ, የምርቱ አፈጻጸም ከፍ ያለ ነው.በምርት ውስጥ ዲኤምኤስኦ በዋነኝነት የሚወገደው በመታጠብ ነው, ስለዚህ የመታጠቢያ ሙቀትን, ጊዜን, የተበላሸውን ውሃ መጠን እና የመታጠቢያ ዑደት መጠን እንዴት እንደሚቆጣጠሩ አስፈላጊ አገናኝ ይሆናል.

ከፍተኛ ጥራት ያለው የ polyacrylonitrile ቅድመ ሁኔታ የሚከተሉትን ባህሪያት ሊኖረው ይገባል: ከፍተኛ ጥግግት, ከፍተኛ ክሪስታላይትነት, ተገቢ ጥንካሬ, ክብ መስቀል ክፍል, ያነሰ አካላዊ ጉድለቶች, ለስላሳ ወለል እና ወጥ እና ጥቅጥቅ የቆዳ ኮር መዋቅር.

የካርቦላይዜሽን እና ኦክሳይድ የሙቀት መቆጣጠሪያ ቁልፍ ነው.ካርቦናይዜሽን እና ኦክሳይድ የካርቦን ፋይበር የመጨረሻ ምርቶችን ከቅድመ-መለኪያ ለማምረት አስፈላጊ እርምጃ ነው።በዚህ ደረጃ, የሙቀት መጠኑ ትክክለኛነት እና ወሰን በትክክል ቁጥጥር ሊደረግበት ይገባል, አለበለዚያ የካርቦን ፋይበር ምርቶች የመጠን ጥንካሬ በከፍተኛ ሁኔታ ይጎዳል, አልፎ ተርፎም ወደ ሽቦ መሰባበር ይመራል.

Preoxidation (200-300 ℃): በቅድመ ኦክሳይድ ሂደት ውስጥ የ PAN ቅድመ ሁኔታ ቀስ በቀስ እና በመጠኑ ኦክሳይድ በኦክሳይድ ከባቢ አየር ውስጥ የተወሰነ ውጥረትን በመተግበር በፓን ቀጥተኛ ሰንሰለት መሠረት ብዙ ቁጥር ያላቸውን የቀለበት አወቃቀሮችን በመፍጠር ፣ ከፍተኛ የሙቀት ሕክምናን የመቋቋም ዓላማን ማሳካት.

ካርቦናይዜሽን (ከፍተኛው የሙቀት መጠን ከ 1000 ℃ በታች አይደለም)፡ የካርቦናይዜሽን ሂደት በማይንቀሳቀስ ከባቢ አየር ውስጥ መከናወን አለበት።በካርቦናይዜሽን የመጀመሪያ ደረጃ ላይ የፓን ሰንሰለቱ ይቋረጣል እና የመስቀለኛ መንገድ ምላሽ ይጀምራል;በሙቀት መጠን መጨመር, የሙቀት መበስበስ ምላሽ ብዙ ቁጥር ያላቸው ትናንሽ ሞለኪውሎች ጋዞችን መልቀቅ ይጀምራል, እና የግራፋይት መዋቅር መፈጠር ይጀምራል;የሙቀት መጠኑ የበለጠ ሲጨምር, የካርቦን ይዘት በፍጥነት እየጨመረ እና የካርቦን ፋይበር መፈጠር ጀመረ.

ግራፊታይዜሽን (የህክምና ሙቀት ከ2000 ℃ በላይ)፡ ግራፊቲዜሽን ለካርቦን ፋይበር ምርት አስፈላጊ ሂደት ሳይሆን አማራጭ ሂደት ነው።የካርቦን ፋይበር ከፍተኛ የመለጠጥ ሞጁል ከተጠበቀ, ግራፊቲሽን ያስፈልጋል;የካርቦን ፋይበር ከፍተኛ ጥንካሬ የሚጠበቅ ከሆነ, ግራፋይት ማድረግ አያስፈልግም.በግራፊክ ሂደት ውስጥ, ከፍተኛ ሙቀት ፋይበር የዳበረ ግራፋይት ጥልፍልፍ መዋቅር ያደርገዋል, እና መዋቅር የመጨረሻውን ምርት ለማግኘት በመሳል የተዋሃደ ነው.

ከፍተኛ የቴክኒክ መሰናክሎች የታችኛው ተፋሰስ ምርቶች ከፍተኛ ተጨማሪ እሴት ይሰጣሉ, እና የአቪዬሽን ውህዶች ዋጋ ከጥሬ ሐር በ 200 እጥፍ ይበልጣል.በካርቦን ፋይበር ዝግጅት እና ውስብስብ ሂደት ውስጥ ባለው ከፍተኛ ችግር ምክንያት ምርቶቹ በታችኛው ተፋሰስ መጠን ተጨማሪ እሴት ይጨምራሉ።በተለይም በኤሮስፔስ መስክ ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ ከፍተኛ-ደረጃ የካርበን ፋይበር ውህዶች, የታችኛው ተፋሰስ ደንበኞች በአስተማማኝነቱ እና በተረጋጋ ሁኔታ ላይ በጣም ጥብቅ መስፈርቶች ስላሏቸው, የምርት ዋጋውም ከተለመደው የካርቦን ፋይበር ጋር ሲነፃፀር የጂኦሜትሪክ ብዜት እድገትን ያሳያል.