Fiber Ya Kaboni: Teknolojia Ya Uzalishaji Wa Nyuzi Za Kaboni Nchini Urusi, Putty Na Sakafu Ya Joto Inapokanzwa Na Nyuzi Za Kaboni, Wiani Na Sifa Za Nyuzi Za Kaboni

2024 Mwandishi: Beatrice Philips | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-09 13:46

Kujua kila kitu juu ya nyuzi za kaboni ni muhimu sana kwa kila mtu wa kisasa. Kuelewa teknolojia ya uzalishaji wa kaboni nchini Urusi, wiani na sifa zingine za nyuzi za kaboni, itakuwa rahisi kuelewa upeo wa matumizi yake na kufanya chaguo sahihi. Kwa kuongezea, unapaswa kujua kila kitu juu ya putty na sakafu ya joto na nyuzi za kaboni, kuhusu wazalishaji wa kigeni wa bidhaa hii na juu ya uwanja anuwai wa matumizi.

Maalum

Majina ya kaboni nyuzi na nyuzi za kaboni, na katika vyanzo kadhaa pia fiber kaboni, ni kawaida sana. Lakini wazo la sifa halisi za nyenzo hizi na uwezekano wa matumizi yao ni tofauti kabisa kwa watu wengi. Kutoka kwa mtazamo wa kiufundi, nyenzo hii imekusanywa kutoka kwa nyuzi na sehemu ya msalaba ya sio chini ya 5 na sio zaidi ya microns 15 … Karibu muundo wote umeundwa na atomi za kaboni - kwa hivyo jina. Hizi atomi zenyewe zimegawanywa katika fuwele nzuri ambazo huunda mistari inayofanana.

Ubunifu huu hutoa nguvu kubwa sana. Fiber ya kaboni sio uvumbuzi mpya kabisa . Sampuli za kwanza za nyenzo kama hizo zilipokelewa na kutumiwa na Edison. Baadaye, katikati ya karne ya ishirini, nyuzi za kaboni zilipata ufufuo - na tangu wakati huo matumizi yake yameongezeka kwa kasi.

Fiber ya kaboni sasa imetengenezwa kutoka kwa malighafi tofauti kabisa - na kwa hivyo mali zake zinaweza kutofautiana sana.

Muundo na mali ya mwili

Tabia muhimu zaidi ya nyuzi za kaboni inabaki kuwa yake kipekee joto upinzani … Hata ikiwa dutu hii ina joto hadi digrii 1600 - 2000, basi kwa kukosekana kwa oksijeni katika mazingira vigezo vyake havitabadilika. Uzito wa nyenzo hii, pamoja na kawaida, pia ni laini (hupimwa katika kile kinachoitwa tex). Ukiwa na msongamano wa laini 600 tex, misa ya kilomita 1 ya wavuti itakuwa g 600. Mara nyingi, moduli ya elastic ya nyenzo, au, kama wanasema, moduli ya Vijana, pia ni muhimu sana.

Kwa fiber yenye nguvu nyingi, takwimu hii ni kati ya 200 hadi 250 GPa. High modulus kaboni fiber iliyotengenezwa kwa msingi wa PAN ina moduli ya elastic ya takriban 400 GPa. Kwa suluhisho za kioevu za kioevu, parameter hii inaweza kutofautiana kutoka 400 hadi 700 GPa. Moduli ya elastic imehesabiwa kulingana na makadirio ya thamani yake wakati fuwele za grafiti za kibinafsi zinapanuliwa. Mwelekeo wa ndege za atomiki umeanzishwa kwa kutumia uchambuzi wa utaftaji wa X-ray.

Mvutano wa uso msingi ni 0.86 N / m. Wakati wa kusindika nyenzo kupata nyuzi-mchanganyiko wa chuma, takwimu hii inaongezeka hadi 1.0 N / m . Upimaji wa njia ya kupaa kwa capillary husaidia kuamua parameter inayofanana. Joto linaloyeyuka la nyuzi kulingana na viwanja vya mafuta ni digrii 200. Inazunguka hufanyika karibu digrii 250; kiwango cha kuyeyuka kwa aina zingine za nyuzi moja kwa moja inategemea muundo wao.

Upana wa juu wa vitambaa vya kaboni hutegemea mahitaji ya kiteknolojia na nuances. Kwa wazalishaji wengi, ni 100 au 125 cm. Kwa nguvu ya axial, itakuwa sawa na:

• kwa bidhaa zenye nguvu nyingi kulingana na PAN kutoka 3000 hadi 3500 MPa;
• kwa nyuzi zilizo na urefu mkubwa, ni MPA 4500;
• kwa nyenzo zenye moduli kubwa kutoka 2000 hadi 4500 MPa.

Mahesabu ya nadharia ya uthabiti wa kioo chini ya nguvu ya kukokota kuelekea ndege ya atomiki ya kimiani hutoa thamani ya makadirio ya 180 GPa. Kikomo cha vitendo kinachotarajiwa ni 100 GPa. Walakini, majaribio bado hayajathibitisha uwepo wa kiwango cha zaidi ya 20 GPa. Nguvu halisi ya nyuzi za kaboni imepunguzwa na kasoro zake za kiufundi na nuances ya mchakato wa utengenezaji. Nguvu ya nguvu ya sehemu yenye urefu wa 1/10 mm iliyoanzishwa katika masomo ya vitendo itakuwa kutoka 9 hadi 10 GPa.

Fiber ya kaboni ya T30 inastahili umakini maalum . Nyenzo hii hutumiwa hasa katika utengenezaji wa fimbo. Suluhisho hili linajulikana na upepesi wake na usawa bora. Faharisi ya T30 inaashiria moduli ya unyoofu wa tani 30.

Michakato ngumu zaidi ya utengenezaji hukuruhusu kupata bidhaa ya kiwango cha T35 na kadhalika.

Teknolojia ya uzalishaji

Fiber ya kaboni inaweza kufanywa kutoka kwa anuwai anuwai ya aina ya polima. Njia ya usindikaji huamua aina mbili kuu za vifaa kama hivyo - aina za kaboni na picha. Tofauti muhimu ipo kati ya nyuzi inayotokana na PAN na aina tofauti za lami. Nyuzi za kaboni bora, nguvu zote za juu na moduli ya juu, zinaweza kuwa na viwango tofauti vya ugumu na moduli . Ni kawaida kuwataja kwa chapa tofauti.

Nyuzi hufanywa kwa muundo wa filament au kifungu. Wao huundwa kutoka kwa filaments 1000 hadi 10000 zinazoendelea. Vitambaa kutoka kwa nyuzi hizi pia vinaweza kutengenezwa, kama tows (katika kesi hii, idadi ya filaments ni kubwa zaidi). Malighafi ya kuanzia sio nyuzi rahisi tu, lakini pia viwanja vya glasi kioevu, pamoja na polyacrylonitrile. Mchakato wa uzalishaji unamaanisha kwanza uzalishaji wa nyuzi asili, na kisha huwashwa hewani kwa nyuzi 200 - 300.

Katika kesi ya PAN, mchakato huu huitwa matibabu ya mapema au uboreshaji wa kuzuia moto. Baada ya utaratibu kama huo, lami hupata mali muhimu kama kutoweza. Nyuzi hizo zina sehemu iliyooksidishwa. Njia ya kupokanzwa zaidi huamua ikiwa watakuwa wa kikundi cha kaboni au cha picha . Mwisho wa kazi inamaanisha kutoa uso mali muhimu, baada ya hapo kumaliza au ukubwa.

Oxidation katika hewa huongeza upinzani wa moto sio tu kama matokeo ya oksidi. Mchango huo haufanywi tu na upungufu wa maji mwilini, lakini pia na unganisho la molekuli na michakato mingine. Kwa kuongezea, uwezekano wa nyenzo kuyeyuka na volatilization ya atomi za kaboni imepunguzwa. Carbonization (katika awamu ya joto la juu) inaambatana na gesi na kutoroka kwa atomi zote za kigeni.

Nyuzi za PAN moto hadi digrii 200 - 300 mbele ya hewa kuwa nyeusi.

Ukaaji wao wa kaboni unafanywa katika mazingira ya nitrojeni kwa digrii 1000 - 1500. Kiwango bora cha kupokanzwa, kulingana na wataalamu kadhaa, ni digrii 1200 - 1400 . Fiber ya modulus ya juu italazimika kuwashwa hadi digrii 2500. Katika hatua ya awali, PAN inapokea muundo wa ngazi. Unyevu katika kiwango cha intramolecular, ikifuatana na kuonekana kwa dutu yenye kunukia ya polycyclic, "inawajibika" kwa kutokea kwake.

Joto linapoongezeka zaidi, muundo wa aina ya baiskeli utakuwa mkubwa . Baada ya kumalizika kwa matibabu ya joto kulingana na teknolojia, mpangilio wa molekuli au vipande vya kunukia ni kwamba shoka kuu zitakuwa sawa na mhimili wa nyuzi. Mvutano huzuia kiwango cha mwelekeo kutoanguka. Makala maalum ya mtengano wa PAN wakati wa matibabu ya joto huamuliwa na mkusanyiko wa monomers zilizopandikizwa. Kila aina ya nyuzi kama hizo huamua hali ya usindikaji wa awali.

Kiwango cha mafuta ya fuwele ya fuwele inahitaji kuwekwa kwenye joto kutoka nyuzi 350 hadi 400 kwa muda mrefu. Njia hii itasababisha condensation ya molekuli za polycyclic. Uzito wao huongezeka, na kushikamana pamoja polepole hufanyika (na malezi ya spherulites). Ikiwa inapokanzwa haachi, spherulites hukua, uzito wa Masi huongezeka, na matokeo yake ni malezi ya awamu ya fuwele ya kioevu inayoendelea . Fuwele mara kwa mara mumunyifu katika quinoline, lakini kawaida haziyeyuki ndani yake na kwenye pyridine (hii inategemea nuances ya teknolojia).

Nyuzi zilizopatikana kutoka kwa kioevu cha lami ya kioevu na fuwele za kioevu 55-65% hutiririka kwa plastiki. Inazunguka hufanywa kwa digrii 350 - 400. Muundo ulioelekezwa sana huundwa na joto la kwanza katika anga ya hewa kwa digrii 200 - 350 na kushikilia baadae katika hali ya ujazo. Nyuzi za chapa ya Thornel P-55 zinapaswa kuwa moto hadi digrii 2000, juu ya moduli ya elasticity, joto linafaa kuwa juu.

Hivi karibuni, kazi za kisayansi na uhandisi zinalipa kipaumbele zaidi na zaidi teknolojia kwa kutumia hydrogenation. Uzalishaji wa awali wa nyuzi mara nyingi hutimizwa kwa kutoa hidrojeni mchanganyiko wa lami ya makaa ya mawe na fizi ya naphthalic. Katika kesi hii, tetrahydroquinoline inapaswa kuwepo . Joto la usindikaji ni digrii 380 - 500. Mango yanaweza kuondolewa kwa kuchuja na centrifuge; basi viwanja vimekunjwa kwa joto la juu. Kwa uzalishaji wa kaboni, ni muhimu kutumia (kulingana na teknolojia) vifaa anuwai:

• tabaka ambazo zinasambaza utupu;
• pampu;
• kuziba harnesses;
• meza za kazi;
• mitego;
• mesh conductive;
• filamu za utupu;
• utangulizi;
• autoclaves.

Mapitio ya Soko

Wazalishaji wafuatayo wa nyuzi za kaboni wanaongoza katika soko la ulimwengu:

• Thornell, Fortafil na Celion (Marekani);
• Grafil na Modmore (Uingereza);
• Kureha-Lone na Toreika (Japan);
• Viwanda vya Cytec;
• Hexcel;
• Kikundi cha SGL;
• Viwanda vya Toray;
• Zoltek;
• Mitsubishi Rayon.

Leo kaboni inazalishwa nchini Urusi:

• Kiwanda cha Chelyabinsk cha kaboni na vifaa vyenye mchanganyiko;
• Uzalishaji wa Kaboni ya Balakovo;
• NPK Khimprominzhinhiniring;
• Biashara ya Saratov "ANZA".

Bidhaa na matumizi

Fiber ya kaboni hutumiwa kutengeneza ujumuishaji. Pia ni kawaida kuitumia kupata:

• vitambaa viwili vya mwelekeo;
• vitambaa vya wabuni;
• tishu ya biaxial na quadroaxial;
• kitambaa kisicho kusuka;
• mkanda wa unidirectional;
• utangulizi;
• uimarishaji wa nje;
• nyuzi;
• harnesses.

Ubunifu mbaya sana sasa ni sakafu ya joto ya infrared . Katika kesi hii, nyenzo hutumiwa kama mbadala wa waya wa jadi wa chuma. Inaweza kutoa joto mara 3 zaidi, kwa kuongeza, matumizi ya nishati hupunguzwa kwa karibu 50%. Wapenzi wa modeli za mbinu ngumu mara nyingi hutumia mirija ya kaboni iliyopatikana kwa upepo. Bidhaa hizi pia zinahitajika na watengenezaji wa magari na vifaa vingine. Fiber ya kaboni hutumiwa mara nyingi kwa breki za mkono, kwa mfano. Pia, kulingana na nyenzo hii, pata:

• sehemu za mifano ya ndege;
• hoods ya kipande kimoja;
• baiskeli;
• sehemu za kuweka magari na pikipiki.

Paneli za kitambaa cha kaboni ni 18% ngumu kuliko alumini na 14% zaidi ya chuma cha kimuundo … Sleeve kulingana na nyenzo hii inahitajika kupata bomba na mirija ya sehemu inayobadilika, bidhaa za ond za wasifu anuwai. Pia hutumiwa kwa uzalishaji na ukarabati wa vilabu vya gofu. Inafaa pia kuonyesha matumizi yake. katika utengenezaji wa kesi za kudumu kwa simu mahiri na vifaa vingine . Bidhaa kama hizo kawaida huwa na tabia ya malipo na zina sifa za mapambo.

Kwa poda ya aina ya grafiti iliyotawanywa, inahitajika:

• wakati wa kupokea mipako ya umeme;
• wakati wa kutoa gundi ya aina anuwai;
• wakati wa kuimarisha ukungu na sehemu zingine.

Carbon fiber putty ni bora kuliko putty ya jadi kwa njia kadhaa. Mchanganyiko huu unathaminiwa na wataalam wengi kwa plastiki yake na nguvu ya mitambo. Mchanganyiko huo unafaa kufunika kasoro za kina. Fimbo au fimbo za kaboni ni nguvu, nyepesi na hudumu kwa muda mrefu. Nyenzo kama hizo zinahitajika kwa:

• anga;
• tasnia ya roketi;
• kutolewa kwa vifaa vya michezo.

Kwa pyrolysis ya chumvi ya asidi ya kaboksili, ketoni na aldehydes zinaweza kupatikana. Tabia bora za joto za nyuzi za kaboni huruhusu itumike kwenye hita na pedi za kupokanzwa. Hita hizo:

• kiuchumi;
• kuaminika;
• wanajulikana na ufanisi mzuri;
• usieneze mionzi yenye hatari;
• kompakt kiasi;
• otomatiki kabisa;
• kuendeshwa bila shida za lazima;
• usisambaze kelele ya nje.

Mchanganyiko wa kaboni-kaboni hutumiwa katika utengenezaji wa:

• inasaidia kwa msalaba;
• sehemu zilizopigwa kwa tanuu za kuyeyuka kwa utupu;
• sehemu za tubular kwao.

Sehemu zingine za matumizi ni pamoja na:

• visu za kujifanya;
• tumia kwa valve ya petal kwenye injini;
• tumia katika ujenzi.

Wajenzi wa kisasa wametumia nyenzo hii kwa muda mrefu sio tu kwa uimarishaji wa nje. Inahitajika pia kuimarisha nyumba za mawe na mabwawa ya kuogelea. Safu ya glued ya kuimarisha hurejesha sifa za misaada na mihimili katika madaraja. Inatumika pia wakati wa kuunda mizinga ya septic na kutengeneza mabwawa ya asili, bandia, wakati wa kufanya kazi na caisson na shimo la silo.

Unaweza pia kutengeneza vipini vya zana, kurekebisha mabomba, kurekebisha miguu ya fanicha, bomba, vipini, kesi za vifaa, viunga vya windows na windows za PVC.