Serat karbon, dikenal minangka raja bahan anyar ing abad kaping 21, minangka mutiara sing padhang ing bahan.Serat karbon (CF) minangka jinis serat anorganik kanthi kandungan karbon luwih saka 90%.Serat organik (basis viscose, basis pitch, serat polyacrylonitrile, lsp.) dipirolisis lan dikarbonisasi ing suhu dhuwur kanggo mbentuk tulang punggung karbon.
Minangka generasi anyar saka serat sing dikuatake, serat karbon nduweni sifat mekanik lan kimia sing apik banget.Ora mung nduweni karakteristik bahan karbon, nanging uga nduweni kelembutan lan kemampuan proses serat tekstil.Mulane, akeh digunakake ing aerospace, peralatan energi, transportasi, olahraga lan lapangan luang
Bobot entheng: minangka bahan anyar sing strategis kanthi kinerja sing apik, kapadhetan serat karbon meh padha karo magnesium lan beryllium, kurang saka 1/4 saka baja.Nggunakake komposit serat karbon minangka bahan struktur bisa nyuda bobot struktur kanthi 30% - 40%.
Kekuwatan dhuwur lan modulus dhuwur: kekuatan spesifik serat karbon 5 kali luwih dhuwur tinimbang baja lan 4 kali luwih dhuwur tinimbang paduan aluminium;Modulus spesifik yaiku 1.3-12.3 kali saka bahan struktural liyane.
Koefisien ekspansi cilik: koefisien ekspansi termal paling akeh serat karbon negatif ing suhu kamar, 0 ing 200-400 ℃, lan mung 1,5 ing kurang saka 1000 ℃ × 10-6 / K, ora gampang kanggo nggedhekake lan deform amarga kerja sing dhuwur. suhu.
Resistance korosi kimia sing apik: serat karbon nduweni isi karbon murni sing dhuwur, lan karbon minangka salah sawijining unsur kimia sing paling stabil, nyebabake kinerja sing stabil banget ing lingkungan asam lan alkali, sing bisa digawe ing kabeh jinis produk anti-karat kimia.
resistance lemes kuwat: struktur serat karbon stabil.Miturut statistik jaringan polimer, sawise mayuta-yuta siklus test kaku lemes, tingkat penylametan kekuatan gabungan isih 60%, nalika baja 40%, aluminium 30%, lan serat kaca plastik dikiataken mung 20. % – 25%.
komposit serat karbon punika re penguatan serat karbon.Senajan serat karbon bisa digunakake piyambak lan muter fungsi tartamtu, iku materi brittle sawise kabeh.Mung nalika digabungake karo materi matriks kanggo mbentuk komposit serat karbon bisa menehi play luwih apik kanggo mechanical lan nindakake liyane kathah.
Serat karbon bisa diklasifikasikake miturut macem-macem dimensi kayata jinis prekursor, metode manufaktur lan kinerja
Miturut jinis prekursor: polyacrylonitrile (Pan), adhedhasar pitch (isotropik, mesophase);Basa viscose (basa selulosa, basa rayon).Antarane wong-wong mau, serat karbon adhedhasar polyacrylonitrile (Pan) manggoni posisi utama, lan output nyathet luwih saka 90% saka total serat karbon, dene serat karbon adhedhasar viscose kurang saka 1%.
Miturut kahanan manufaktur lan cara: serat karbon (800-1600 ℃), serat grafit (2000-3000 ℃), serat karbon aktif, uap thukul serat karbon.
Miturut sifat mekanik, bisa dipérang dadi jinis umum lan jinis kinerja dhuwur: kekuwatan serat karbon jinis umum kira-kira 1000MPa, lan modulus kira-kira 100GPa;Jinis kinerja dhuwur bisa dipérang dadi jinis kekuatan dhuwur (kekuatan 2000mPa, modulus 250gpa) lan model dhuwur (modulus 300gpa utawa luwih), antarane kang kekuatan luwih saka 4000mpa uga disebut jinis kekuatan Ultra-dhuwur, lan modulus luwih saka 450gpa punika. disebut model ultra-dhuwur.
Miturut ukuran nggeret, bisa dipérang dadi nggeret cilik lan nggeret gedhe: serat karbon nggeret cilik utamané 1K, 3K lan 6K ing tataran dhisikan, lan mboko sithik dikembangaké dadi 12K lan 24K, kang utamané dipigunakaké ing aerospace, olahraga. lan lapangan luang.Serat karbon ndhuwur 48K biasane disebut serat karbon nggeret gedhe, kalebu 48K, 60K, 80K, etc., kang utamané dipigunakaké ing lapangan industri.
Kekuwatan tarik lan modulus tarik minangka rong indeks utama kanggo ngevaluasi sifat serat karbon.Adhedhasar iki, China promulgated standar nasional kanggo serat karbon adhedhasar PAN (GB / t26752-2011) ing 2011. Ing wektu sing padha, amarga kauntungan anjog Absolute Toray ing industri serat karbon global, paling manufaktur domestik uga nganggo standar klasifikasi Toray kang. minangka referensi.
1.2 alangan dhuwur nggawa nilai tambah dhuwur.Ngapikake proses lan nyadari produksi massal bisa nyuda biaya lan nambah efisiensi
1.2.1 alangi teknis industri dhuwur, produksi prekursor minangka inti, lan karbonisasi lan oksidasi minangka kunci.
Proses produksi serat karbon kompleks, sing mbutuhake peralatan lan teknologi sing dhuwur.Kontrol presisi, suhu lan wektu saben tautan bakal mengaruhi kualitas produk pungkasan.Serat karbon polyacrylonitrile wis dadi paling akeh digunakake lan serat karbon output paling dhuwur ing saiki amarga proses preparation relatif prasaja, biaya produksi kurang lan pembuangan trep saka telung sampah.Bahan baku propana utama bisa digawe saka minyak mentah, lan rantai industri serat karbon PAN kalebu proses manufaktur lengkap saka energi utami nganti aplikasi terminal.
Sawise propana disiapake saka minyak mentah, propylene diduweni dening dehidrogenasi katalitik selektif (PDH) propana;
Acrylonitrile diduweni dening ammoxidation saka propylene.Polyacrylonitrile (Pan) prekursor diduweni dening polimerisasi lan spinning acrylonitrile;
Polyacrylonitrile wis oxidized, carbonized ing suhu kurang lan dhuwur kanggo njupuk serat karbon, kang bisa digawe menyang serat karbon kain lan serat karbon prepreg kanggo produksi komposit serat karbon;
Serat karbon digabungake karo resin, keramik lan bahan liyane kanggo mbentuk komposit serat karbon.Pungkasan, produk pungkasan kanggo aplikasi hilir dipikolehi kanthi macem-macem proses cetakan;
Tingkat kualitas lan kinerja prekursor langsung nemtokake kinerja pungkasan serat karbon.Mula, ningkatake kualitas solusi pemintalan lan ngoptimalake faktor pambentukan prekursor dadi titik kunci kanggo nyiapake serat karbon sing berkualitas tinggi.
Miturut "Riset ing proses produksi polyacrylonitrile adhedhasar ngisaratke serat karbon", proses Spinning utamané kalebu telung kategori: Spinning udan, Spinning garing lan Spinning udan garing.Saiki, spinning udan lan spinning udan garing utamane digunakake kanggo ngasilake prekursor polyacrylonitrile ing omah lan ing luar negeri, ing antarane pemintalan udan sing paling akeh digunakake.
Wet Spinning pisanan extrudes solusi Spinneret saka bolongan spinneret, lan solusi Spinning lumebu ing siram koagulasi ing wangun aliran cilik.Mekanisme spinning saka polyacrylonitrile solusi Spinning iku ana longkangan amba antarane konsentrasi DMSO ing solusi Spinning lan perlu koagulasi, lan ana uga longkangan amba antarane konsentrasi banyu ing perlu koagulasi lan solusi polyacrylonitrile.Ing interaksi saka loro beda konsentrasi ndhuwur, Cairan wiwit kasebar ing rong arah, lan pungkasanipun condenses menyang filamen liwat transfer massa, transfer panas, gerakan keseimbangn phase lan pangolahan liyane.
Ing produksi prekursor, jumlah ampas DMSO, ukuran serat, kekuatan monofilament, modulus, elongation, isi lenga lan nggodhok banyu shrinkage dadi faktor tombol mengaruhi kualitas prekursor.Njupuk jumlah residual saka DMSO minangka conto, iku duwe pengaruh ing sifat nyoto saka prekursor, salib-bagean negara lan nilai CV saka produk serat karbon final.Sing luwih murah jumlah residual DMSO, sing luwih dhuwur kinerja produk.Ing produksi, DMSO utamané dibusak dening ngumbah, supaya carane ngontrol suhu ngumbah, wektu, jumlah banyu desalted lan jumlah siklus ngumbah dadi link penting.
Prekursor polyacrylonitrile kualitas dhuwur kudu nduweni karakteristik ing ngisor iki: Kapadhetan dhuwur, kristalinitas dhuwur, kekuatan sing cocog, bagean salib bunder, cacat fisik sing kurang, permukaan alus lan struktur inti kulit sing seragam lan padhet.
Kontrol suhu karbonisasi lan oksidasi minangka kunci.Karbonisasi lan oksidasi minangka langkah penting ing produksi produk akhir serat karbon saka prekursor.Ing langkah iki, akurasi lan sawetara suhu kudu dikontrol kanthi akurat, yen ora, kekuatan tensile produk serat karbon bakal kena pengaruh banget, lan malah nyebabake kabel rusak.
Preoxidation (200-300 ℃): ing proses preoxidation, prekursor PAN alon-alon lan mildly oxidized dening nglamar tension tartamtu ing atmosfer oxidizing, mbentuk nomer akeh struktur ring ing basis saka chain terus pan, supaya minangka kanggo entuk tujuan tahan perawatan suhu sing luwih dhuwur.
Karbonisasi (suhu maksimal ora luwih murah tinimbang 1000 ℃): proses karbonisasi kudu ditindakake ing atmosfer inert.Ing tahap awal karbonisasi, rantai panci pecah lan reaksi silang wiwit;Kanthi paningkatan suhu, reaksi dekomposisi termal wiwit ngeculake akeh gas molekul cilik, lan struktur grafit wiwit dibentuk;Nalika suhu mundhak luwih, isi karbon mundhak cepet lan serat karbon wiwit mbentuk.
Graphitization (suhu perawatan ndhuwur 2000 ℃): graphitization ora proses perlu kanggo produksi serat karbon, nanging proses opsional.Yen modulus elastis dhuwur saka serat karbon samesthine, graphitization dibutuhake;Yen kekuatan dhuwur saka serat karbon samesthine, graphitization ora perlu.Ing proses grafitisasi, suhu dhuwur ndadekake serat dadi struktur bolong grafit sing dikembangake, lan struktur kasebut digabungake kanthi nggambar kanggo entuk produk pungkasan.
Rintangan teknis sing dhuwur nyedhiyakake produk hilir kanthi nilai tambah sing dhuwur, lan rega komposit penerbangan 200 kaping luwih dhuwur tinimbang sutra mentah.Amarga kangelan dhuwur saka preparation serat karbon lan proses Komplek, liyane hilir produk, sing luwih dhuwur nilai tambah.Utamané kanggo komposit serat karbon dhuwur-mburi digunakake ing lapangan aerospace, amarga pelanggan hilir duwe syarat banget ketat ing linuwih lan stabilitas, rega produk uga nuduhake wutah sawetara geometris dibandhingake karo serat karbon biasa.
Wektu kirim: Jul-22-2021