A fibra di carbone, cunnisciuta cum'è u rè di i novi materiali in u XXI seculu, hè una perla luminosa in materiali.A fibra di carbone (CF) hè un tipu di fibra inorganica cù più di 90% di cuntenutu di carbone.Fibre organiche (à base di viscosa, basa di pece, fibre di poliacrilonitrile, etc.) sò pirolizzate è carbonizzate à alta temperatura per furmà una spina di carbone.
Cum'è una nova generazione di fibra rinfurzata, a fibra di carbone hà eccellenti proprietà meccaniche è chimiche.Ùn hà micca solu e caratteristiche intrinseche di i materiali di carbone, ma hà ancu a dulcezza è a processabilità di a fibra tessili.Per quessa, hè largamente utilizatu in l'aerospaziali, l'equipaggiu energeticu, u trasportu, i campi sportivi è di divertimentu
Pesu ligeru: cum'è un novu materiale strategicu cù prestazioni eccellenti, a densità di fibra di carbone hè quasi uguale à quella di magnesiu è berilliu, menu di 1 / 4 di quella di l'azzaru.Utilizà u compostu di fibra di carbone cum'è materiale strutturale pò riduce u pesu strutturale da 30% - 40%.
Alta resistenza è altu modulu: a forza specifica di a fibra di carbone hè 5 volte più altu ch'è quellu di l'azzaru è 4 volte più altu ch'è quellu di l'alia d'aluminiu;U modulu specificu hè 1,3-12,3 volte di altri materiali strutturali.
Picculu coefficient di espansione: u coefficiente di espansione termica di a maiò parte di e fibre di carbone hè negativu à a temperatura di l'ambienti, 0 à 200-400 ℃, è solu 1,5 à menu di 1000 ℃ × 10-6 / K, ùn hè micca faciule d'espansione è di deformazione per via di un altu travagliu. temperatura.
Bona resistenza à a corrosione chimica: a fibra di carbone hà un altu cuntenutu di carbonu puro, è u carbone hè unu di l'elementi chimichi più stabili, chì risulta in a so prestazione assai stabile in ambienti acidi è alkali, chì ponu esse trasformati in ogni tipu di prudutti chimichi anti-corrosione.
Forte resistenza à a fatigue: a struttura di fibra di carbone hè stabile.Sicondu a statistiche di a reta di polimeru, dopu à milioni di ciculi di prova di fatigue di stress, u tassu di ritenzione di forza di u compostu hè sempre di 60%, mentre chì di l'azzaru hè di 40%, l'aluminiu hè di 30%, è di plastica rinfurzata di fibra di vetru hè solu 20%. % - 25%.
U compostu di fibra di carbone hè u rinfurzamentu di a fibra di carbone.Ancu se a fibra di carbone pò esse usata sola è ghjucà una funzione specifica, hè un materiale fragile dopu tuttu.Solu quandu hè cumminatu cù u materiale di a matrice per furmà un compostu di fibra di carbonu pò dà un megliu ghjocu à e so proprietà meccaniche è portà più carichi.
E fibre di carbone ponu esse classificate secondu diverse dimensioni, cum'è u tipu di precursore, u metudu di fabricazione è u rendiment
Sicondu u tipu di precursore: polyacrylonitrile (Pan) basatu, pitch based (isotropicu, mesophase);Base viscosa (base cellulosa, base rayon).Frà elli, a fibra di carbone basatu in polyacrylonitrile (Pan) occupa a pusizione mainstream, è a so pruduzzioni cuntene più di 90% di a fibra di carbone tutale, mentre chì a fibra di carbone basata in viscosa cuntene menu di 1%.
Sicondu e cundizioni di fabricazione è i metudi: fibra di carbone (800-1600 ℃), fibra di grafite (2000-3000 ℃), fibra di carbone attivatu, fibra di carbone cultivata in vapore.
Sicondu i pruprietà miccanicu, pò esse divisu in u tipu generale è u tipu d'altu rendiment: a forza di a fibra di carbone di u tipu generale hè di circa 1000MPa, è u modulu hè di circa 100GPa;U tipu d'alta prestazione pò esse divisu in un tipu d'alta forza (forza 2000mPa, modulu 250gpa) è mudellu altu (modulus 300gpa o più), trà i quali a forza più grande di 4000mpa hè ancu chjamata ultra-alta forza, è u modulu più grande di 450gpa hè chjamatu mudellu ultra-altu.
Sicondu a dimensione di tow, pò esse divisu in small tow è grande tow: small tow fibra di carbone hè principalmente 1K, 3K è 6K in u stadiu iniziale, è gradualmente sviluppatu in 12K è 24K, chì hè principalmente utilizatu in aerospaziale, sport. è campi di divertimentu.Fibres di carbone sopra à 48K sò generalmente chjamati fibri di carbone grandi, cumprese 48K, 60K, 80K, etc., chì sò principarmenti usati in i campi industriali.
A forza di trazione è u modulu di trazione sò dui indici principali per evaluà e proprietà di a fibra di carbone.Basatu annantu à questu, a Cina hà promulgatu u standard naziunale per a fibra di carbonu basata in PAN (GB / t26752-2011) in 2011. À u stessu tempu, per via di u vantaghju assolutu di Toray in l'industria glubale di fibra di carbonu, a maiò parte di i fabricatori domestici adoptanu ancu u standard di classificazione di Toray. cum'è riferimentu.
1.2 Alti barrieri portanu un altu valore aghjuntu.A migliurà u prucessu è a realizazione di a produzzione di massa pò riduce significativamente u costu è aumentà l'efficienza
1.2.1 a barriera tecnica di l'industria hè alta, a produzzione di precursori hè u core, è a carbonizazione è l'ossidazione hè a chjave.
U prucessu di pruduzzione di fibra di carbone hè cumplessu, chì esige un equipamentu altu è tecnulugia.U cuntrollu di a precisione, a temperatura è u tempu di ogni ligame affetterà assai a qualità di u pruduttu finali.A fibra di carbone di poliacrilonitrile hè diventata a fibra di carbone più largamente usata è a più alta produzzione attualmente per via di u so prucessu di preparazione relativamente simplice, u costu di produzzione bassu è l'eliminazione conveniente di trè rifiuti.U propanu di a materia prima principale pò esse fatta da u petroliu crudu, è a catena di l'industria di fibra di carbone PAN include un prucessu di fabricazione cumpletu da l'energia primaria à l'applicazione terminal.
Dopu chì u propanu hè statu preparatu da u oliu crudu, u propilenu hè stata ottenuta da a deidrogenazione catalitica selectiva (PDH) di propanu;
L'acrilonitrile hè stata ottenuta per amoxidazione di propilenu.U precursore di Polyacrylonitrile (Pan) hè stata ottenuta da polimerizazione è spinning di acrilonitrile;
U poliacrilonitrile hè pre-oxidatu, carbonizatu à a temperatura bassa è alta per ottene fibra di carbone, chì pò esse fatta in tela di fibra di carbone è prepreg di fibra di carbone per a produzzione di composti di fibra di carbone;
A fibra di carbone hè cumminata cù resina, ceramica è altri materiali per furmà composti di fibra di carbone.Infine, i prudutti finali per l'applicazioni downstream sò ottenuti da diversi prucessi di mudificazione;
A qualità è u livellu di prestazione di u precursore determinanu direttamente u rendiment finali di a fibra di carbone.Dunque, migliurà a qualità di a suluzione di filatura è ottimisate i fatturi di a furmazione di precursori diventanu i punti chjave di a preparazione di fibra di carbone di alta qualità.
Sicondu "Ricerca nantu à u prucessu di produzzione di precursori di fibra di carbonu basatu in poliacrilonitrile", u prucessu di filatura include principalmente trè categurie: filatura bagnata, filatura secca è filatura bagnata secca.Attualmente, a filatura bagnata è a filatura bagnata secca sò principalmente usate per pruduce u precursore di polyacrylonitrile in casa è in l'esteru, trà i quali a filatura bagnata hè u più utilizata.
U spinning bagnatu prima extrude a suluzione di spinning da u pirtusu di spinneret, è a suluzione di spinning entra in u bagnu di coagulazione in forma di picculu flussu.U mekanismu spinning di suluzione polyacrylonitrile spinning hè chì ci hè una grande gap trà a cuncintrazzioni di DMSO in suluzione spinning è bagnu coagulation, è ci hè dinù un grande gap trà a cuncintrazzioni di acqua in bagnu coagulation è suluzione polyacrylonitrile.Sutta l'interazzione di e duie differenze di cuncentrazione sopra, u liquidu principia à sparghje in duie direzzione, è infine si condensa in filamenti per trasferimentu di massa, trasferimentu di calore, muvimentu di equilibriu di fase è altri prucessi.
In a pruduzzione di precursori, a quantità residuale di DMSO, a dimensione di a fibra, a forza di monofilamentu, u modulu, l'allungamentu, u cuntenutu di l'oliu è a diminuzione di l'acqua bollente diventanu i fatturi chjave chì afectanu a qualità di precursore.Pigliendu a quantità residuale di DMSO per esempiu, hà influenza nantu à e proprietà apparenti di u precursore, u statu di sezione trasversale è u valore CV di u pruduttu finali di fibra di carbone.A più bassa a quantità residuale di DMSO, u più altu u rendiment di u pruduttu.In a pruduzzione, DMSO hè principarmenti sguassatu da lavà, cusì cumu per cuntrullà a temperatura di lavare, u tempu, a quantità di l'acqua dessalata è a quantità di ciculu di lavare diventa un ligame impurtante.
U precursore di polyacrylonitrile d'alta qualità deve avè e seguenti caratteristiche: alta densità, alta cristallinità, forza adatta, sezione trasversale circular, menu difetti fisichi, superficia liscia è struttura di u core di a pelle uniforme è densa.
U cuntrollu di a temperatura di a carbonizazione è l'ossidazione hè a chjave.A carbonizazione è l'ossidazione hè un passu essenziale in a produzzione di prudutti finali di fibra di carbone da precursori.In questu passu, a precisione è a gamma di a temperatura deve esse cuntrullata accuratamente, altrimenti, a forza di tensione di i prudutti di fibra di carbone serà significativamente affettata, è ancu porta à a rottura di filu.
Preoxidation (200-300 ℃): in u prucessu di preoxidation, u precursore PAN hè ossidatu lentamente è ligeramente appliendu una certa tensione in l'atmosfera ossidante, furmendu un gran numaru di strutture di anelli nantu à a basa di a catena dritta di pan, in modu di ghjunghje u scopu di resiste à u trattamentu di a temperatura più alta.
Carbonizazione (temperatura massima micca menu di 1000 ℃): u prucessu di carbonizazione deve esse realizatu in atmosfera inerte.In u primu stadiu di a carbonizazione, a catena di pane si rompe è a reazione di reticulazione principia;Cù l'aumentu di a temperatura, a reazzione di a descomposizione termale principia à liberà un gran numaru di gasi di molècule petite, è a struttura di grafite principia à furmà;Quandu a temperatura aumentava più, u cuntenutu di carbone aumentava rapidamente è a fibra di carbone hà cuminciatu à furmà.
Grafitizazione (temperatura di trattamentu sopra à 2000 ℃): a grafitizazione ùn hè micca un prucessu necessariu per a produzzione di fibra di carbone, ma un prucessu facultativu.Se un altu modulu elasticu di fibra di carbone hè aspittatu, a grafitizazione hè necessaria;Se l'alta forza di fibra di carbone hè prevista, a grafitizazione ùn hè micca necessariu.In u prucessu di graphitization, a temperatura alta rende a fibra forma una struttura di maglia di grafite sviluppata, è a struttura hè integrata da drawing per ottene u pruduttu finali.
Alti barrieri tecnichi dotanu i prudutti downstream cù un altu valore aghjuntu, è u prezzu di i cumposti di l'aviazione hè 200 volte più altu ch'è quellu di a seta cruda.A causa di l'alta difficultà di a preparazione di fibra di carbonu è u prucessu cumplessu, più i prudutti in a valle, più altu hè u valore aghjuntu.In particulare per i cumposti di fibra di carbonu high-end utilizati in u campu aerospaziale, perchè i clienti downstream anu esigenze assai strette nantu à a so affidabilità è stabilità, u prezzu di u produttu mostra ancu una crescita multipla geomètrica cumparata cù a fibra di carbone ordinaria.
Tempu di post: 22-lugliu-2021