Tha fiber carbon, ris an canar rìgh stuthan ùra san 21mh linn, na neamhnaid soilleir ann an stuthan.Tha fiber carbon (CF) na sheòrsa de fhreumhag neo-organach le susbaint gualain de chòrr air 90%.Tha snàithleach organach (stèidhichte air vioscose, stèidhichte air pitch, snàithleach stèidhichte air polyacrylonitrile, msaa) air an pyrolyzed agus air an carbonachadh aig teòthachd àrd gus cnàimh-droma gualain a chruthachadh.
Mar ghinealach ùr de snàithleach ath-neartaichte, tha feartan meacanaigeach agus ceimigeach sàr-mhath aig fiber carbon.Chan e a-mhàin gu bheil feartan gnèitheach stuthan gualain aige, ach tha e cuideachd bog agus comasachd snàithleach aodach.Mar sin, tha e air a chleachdadh gu bitheanta ann an aerospace, lùth uidheam, còmhdhail, spòrs agus cur-seachad raointean
Cuideam aotrom: mar stuth ùr ro-innleachdail le coileanadh sàr-mhath, tha dùmhlachd snàithleach gualain cha mhòr an aon rud ri magnesium agus beryllium, nas lugha na 1 / 4 de stàilinn.Le bhith a’ cleachdadh snàithleach gualain mar stuth structarail faodaidh e an cuideam structarail a lughdachadh 30% - 40%.
Neart àrd agus modulus àrd: tha neart sònraichte freumhag gualain 5 tursan nas àirde na an stàilinn agus 4 tursan nas àirde na an alùmanum alloy;Is e am modulus sònraichte 1.3-12.3 tursan de stuthan structarail eile.
Co-èifeachd leudachaidh beag: tha co-èifeachd leudachaidh teirmeach a’ mhòr-chuid de shnàithleach gualain àicheil aig teòthachd an t-seòmair, 0 aig 200-400 ℃, agus dìreach 1.5 aig nas lugha na 1000 ℃ × 10-6 / K, chan eil e furasta a leudachadh agus deformachadh mar thoradh air obrachadh àrd teòthachd.
Deagh strì an aghaidh creimeadh ceimigeach: tha susbaint gualain fìor-ghlan àrd aig fiber carbon, agus is e carbon aon de na h-eileamaidean ceimigeach as seasmhaiche, agus mar thoradh air an sin tha a choileanadh gu math seasmhach ann an àrainneachd searbhagach is alcalan, a ghabhas dèanamh a-steach do gach seòrsa de thoraidhean ceimigeach an-aghaidh creimeadh.
Frith-aghaidh sgìths làidir: tha structar freumhag gualain seasmhach.A rèir staitistig lìonra polymer, às deidh milleanan de chearcaill de dheuchainn sgìths cuideam, tha ìre glèidhidh neart an stuth fhathast 60%, fhad ‘s a tha an ìre de stàilinn 40%, is e alùmanum 30%, agus chan eil ann am plastaig ath-neartachadh snàithleach glainne ach 20. % - 25%.
Is e co-dhèanamh fiber carbon ath-neartachadh fiber carbon.Ged a ghabhas fiber carbon a chleachdadh leis fhèin agus gnìomh sònraichte a chluich, is e stuth brisg a th’ ann às deidh a h-uile càil.Is ann dìreach nuair a thèid a chur còmhla ris an stuth matrix gus snàithleach gualain a chruthachadh as urrainn dha cluich nas fheàrr a thoirt dha na feartan meacanaigeach aige agus barrachd luchdan a ghiùlan.
Faodar snàithleach gualain a sheòrsachadh a rèir diofar mheudan leithid seòrsa ro-ruithear, dòigh saothrachaidh agus coileanadh
A rèir an t-seòrsa ro-ruithear: polyacrylonitrile (Pan) stèidhichte, stèidhichte air pitch (isotropic, mesophase);Bunait viscose (bonn ceallalose, bonn rayon).Nam measg, tha snàithleach gualain stèidhichte air polyacrylonitrile (Pan) ann an suidheachadh prìomh-shruthach, agus tha an toradh aige a’ dèanamh suas còrr air 90% den fiber gualain iomlan, agus tha snàithleach gualain stèidhichte air vioscose a ’dèanamh suas nas lugha na 1%.
A rèir nan suidheachaidhean agus na dòighean saothrachaidh: freumhag gualain (800-1600 ℃), snàithleach grafait (2000-3000 ℃), snàithleach gualain gnìomhaichte, snàithleach gualain air fhàs vapor.
A rèir feartan meacanaigeach, faodar a roinn ann an seòrsa coitcheann agus seòrsa àrd-choileanaidh: tha neart fiber carbon seòrsa coitcheann timcheall air 1000MPa, agus tha am modulus timcheall air 100GPa;Faodar seòrsa àrd-choileanadh a roinn ann an seòrsa neart àrd (neart 2000mPa, modulus 250gpa) agus modail àrd (modulus 300gpa no barrachd), am measg an canar an neart nas àirde na 4000mpa cuideachd seòrsa neart ultra-àrd, agus is e am modulus nas motha na 450gpa ris an canar modal ultra-àrd.
A rèir meud an tow, faodar a roinn ann an tow beag agus tilgeil mòr: tha snàithleach gualain tow beag sa mhòr-chuid 1K, 3K agus 6K aig a ’chiad ìre, agus mean air mhean air a leasachadh gu 12K agus 24K, a tha air a chleachdadh sa mhòr-chuid ann an aerospace, spòrs agus raointean cur-seachad.Mar as trice canar snàithleach gualain os cionn 48K ri snàithleanan gualain mòr, a’ toirt a-steach 48K, 60K, 80K, msaa, a thathas a’ cleachdadh sa mhòr-chuid ann an raointean gnìomhachais.
Tha neart tensile agus modulus tensile nan dà phrìomh chlàr airson measadh a dhèanamh air feartan fiber carbon.Stèidhichte air an seo, dh'fhoillsich Sìona an inbhe nàiseanta airson snàithleach gualain stèidhichte air PAN (GB / t26752-2011) ann an 2011. Aig an aon àm, air sgàth prìomh bhuannachd Toray ann an gnìomhachas snàithleach gualain na cruinne, tha a 'mhòr-chuid de luchd-dèanamh dachaigheil cuideachd a' gabhail ri inbhe seòrsachaidh Toray mar iomradh.
Bheir 1.2 cnapan-starra àrd luach a bharrachd àrd.Faodaidh leasachadh pròiseas agus coileanadh mòr-chinneasachadh cosgais a lughdachadh gu mòr agus èifeachdas àrdachadh
1.2.1 tha cnap-starra teignigeach a’ ghnìomhachais àrd, is e an cinneasachadh ro-làimh an cridhe, agus is e carbonization agus oxidation am prìomh rud
Tha pròiseas cinneasachaidh fiber carbon iom-fhillte, a dh ’fheumas uidheamachd agus teicneòlas àrd.Bheir smachd mionaideachd, teòthachd agus ùine gach ceangail buaidh mhòr air càileachd an toraidh deireannach.Tha fiber carbon polyacrylonitrile air a thighinn gu bhith mar an snàithleach gualain as motha a thathas a’ cleachdadh agus an toradh as àirde an-dràsta air sgàth a phròiseas ullachaidh an ìre mhath sìmplidh, cosgais cinneasachaidh ìosal agus faighinn cuidhteas trì sgudal goireasach.Faodar am prìomh stuth amh propane a dhèanamh à ola amh, agus tha sreath gnìomhachas snàithleach gualain PAN a ’toirt a-steach pròiseas saothrachaidh iomlan bho phrìomh lùth gu tagradh deireannach.
Às deidh propane ullachadh bho ola amh, chaidh propylene fhaighinn le dehydrogenation catalytic roghnach (PDH) de propane;
Chaidh acrylonitrile fhaighinn le bhith a’ toirt ammoxidation de propylene.Chaidh ro-ruithear polyacrylonitrile (Pan) fhaighinn le bhith a’ polymerization agus snìomh acrylonitrile;
Tha polyacrylonitrile ro-oxidized, carbonized aig teòthachd ìosal agus àrd gus snàithleach gualain fhaighinn, a dh’ fhaodar a dhèanamh a-steach do aodach snàithleach gualain agus prepreg freumhag gualain airson cinneasachadh stuthan snàithleach gualain;
Tha snàithleach gualain air a chur còmhla ri roisinn, ceirmeag agus stuthan eile gus stuthan snàithleach gualain a chruthachadh.Mu dheireadh, gheibhear na toraidhean deireannach airson tagraidhean sìos an abhainn le diofar phròiseasan cumadh;
Bidh càileachd agus ìre coileanaidh ro-ruithear gu dìreach a’ dearbhadh coileanadh deireannach fiber carbon.Mar sin, tha a bhith a’ leasachadh càileachd fuasgladh snìomh agus a’ dèanamh an fheum as fheàrr de na factaran a tha a’ cruthachadh ro-làimh gu bhith nam prìomh phuingean ann a bhith ag ullachadh fiber carbon àrd-inbhe.
A rèir “Rannsachadh air pròiseas cinneasachaidh de ro-ruithear snàithleach gualain stèidhichte air polyacrylonitrile”, tha pròiseas snìomh sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach trì roinnean: snìomh fliuch, snìomh tioram agus snìomh fliuch tioram.Aig an àm seo, thathas a’ cleachdadh snìomh fliuch agus snìomh fliuch tioram sa mhòr-chuid gus ro-ruithear polyacrylonitrile a thoirt gu buil aig an taigh agus thall thairis, agus am measg sin is e snìomh fliuch an cleachdadh as fharsainge.
Bidh snìomh fliuch an-toiseach a’ toirt a-mach am fuasgladh snìomh bhon toll spinneret, agus bidh am fuasgladh snìomh a’ dol a-steach don amar coagulation ann an cruth sruthadh beag.Is e an uidheamachd snìomh de fhuasgladh snìomh polyacrylonitrile gu bheil beàrn mòr eadar dùmhlachd DMSO ann am fuasgladh snìomh agus amar coagulation, agus tha beàrn mòr ann cuideachd eadar dùmhlachd uisge ann an amar coagulation agus fuasgladh polyacrylonitrile.Fo eadar-obrachadh an dà eadar-dhealachadh dùmhlachd gu h-àrd, an leaghan a 'tòiseachadh a' sgaoileadh ann an dà stiùireadh, agus mu dheireadh a 'dùmhlachadh a-steach filamentan tro mòr-ghluasad, teas gluasad, ìre gluasad cothromachaidh agus pròiseasan eile.
Ann a bhith a’ cinneasachadh ro-ruithear, bidh an còrr de DMSO, meud freumhag, neart monofilament, modulus, leudachadh, susbaint ola agus crìonadh uisge goileach gu bhith nam prìomh nithean a bheir buaidh air càileachd an ro-ruithear.A’ gabhail na tha air fhàgail de DMSO mar eisimpleir, tha buaidh aige air na feartan a tha coltach ri ro-ruithear, staid tar-roinneil agus luach CV an toraidh snàithleach gualain deireannach.Mar as ìsle an ìre de DMSO a tha air fhàgail, is ann as àirde coileanadh an toraidh.Ann an cinneasachadh, tha DMSO air a thoirt air falbh sa mhòr-chuid le bhith a’ nighe, agus mar sin mar a chumas tu smachd air an teòthachd nighe, an ùine, na tha de dh’ uisge dì-saillte agus na tha de chearcall nighe gu bhith na cheangal cudromach.
Bu chòir na feartan a leanas a bhith aig ro-ruithear polyacrylonitrile de chàileachd àrd: dùmhlachd àrd, criostalan àrd, neart iomchaidh, crois-earrann cruinn, nas lugha de lochdan corporra, uachdar rèidh agus structar cridhe craiceann èideadh agus tiugh.
Is e smachd teothachd air carbonization agus oxidation an iuchair.Tha carbonization agus oxidation na cheum riatanach ann a bhith a’ dèanamh thoraidhean deireannach fiber carbon bho ro-ruithear.Anns a 'cheum seo, bu chòir smachd ceart a chumail air cruinneas agus raon teòthachd, air dhòigh eile, bidh buaidh mhòr air neart tensile stuthan fiber carbon, agus eadhon a' leantainn gu briseadh uèir
Preoxidation (200-300 ℃): anns a ’phròiseas preoxidation, tha an ro-ruithear PAN air a oxidachadh gu slaodach agus gu socair le bhith a’ cur an sàs teannachadh sònraichte san àile oxidizing, a ’cruthachadh àireamh mhòr de structaran fàinne air bunait an t-sèine dhìreach pan, gus coileanadh adhbhar làimhseachadh teòthachd nas àirde a sheasamh.
Carbonization (teòthachd as àirde nach eil nas ìsle na 1000 ℃): carbonization phròiseas bu chòir a dhèanamh ann an inert àile.Aig ìre thràth de charbonachadh, bidh an t-sreath pana a’ briseadh agus bidh an ath-bhualadh crois-cheangail a’ tòiseachadh;Le àrdachadh ann an teòthachd, bidh an ath-bhualadh lobhadh teirmeach a ’tòiseachadh a’ leigeil a-mach àireamh mhòr de ghasaichean beaga moileciuil, agus tha structar grafait a ’tòiseachadh a’ cruthachadh;Nuair a dh’ èirich an teòthachd tuilleadh, mheudaich an susbaint gualain gu luath agus thòisich an fiber carbon a’ cruthachadh.
Graphitization (teòthachd làimhseachaidh os cionn 2000 ℃): chan e pròiseas riatanach a th ’ann an grafitization airson cinneasachadh snàithleach gualain, ach pròiseas roghnach.Ma tha dùil ri modulus àrd elastic de fiber carbon, tha feum air grafaitachadh;Ma tha dùil ri neart àrd de fiber carbon, chan eil feum air grafaitachadh.Anns a 'phròiseas grafitization, tha teòthachd àrd a' dèanamh an snàithleach mar structar mogal grafait leasaichte, agus tha an structar air a fhilleadh a-steach le bhith a 'tarraing gus an toradh deireannach fhaighinn.
Tha cnapan-starra teignigeach àrd a’ toirt luach a bharrachd àrd do thoraidhean sìos an abhainn, agus tha prìs stuthan itealain 200 uair nas àirde na prìs sìoda amh.Mar thoradh air an duilgheadas àrd a thaobh ullachadh fiber carbon agus pròiseas iom-fhillte, mar as fhaide sìos an abhainn a bhios na toraidhean, is ann as àirde an luach a bharrachd.Gu sònraichte airson na co-phàirtean carbon fiber àrd-deireadh a thathas a ’cleachdadh ann an raon aerospace, leis gu bheil riatanasan teann aig an luchd-ceannach sìos an abhainn a thaobh earbsachd agus seasmhachd, tha prìs an toraidh cuideachd a’ nochdadh ioma-fhàs geoimeatrach an taca ris an fiber carbon àbhaisteach.
Ùine puist: Iuchar-22-2021