Karbon Lifi: Rusiyada Karbon Lif Istehsal Texnologiyası, Karbon Lifli Macun Və Yerdən Qızdırma, Karbon Lifinin Sıxlığı Və Xüsusiyyətləri

2024 Müəllif: Beatrice Philips | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-09 13:04

Karbon lifi haqqında hər şeyi bilmək hər bir müasir insan üçün çox vacibdir. Rusiyada karbon istehsalı texnologiyasını, karbon lifinin sıxlığını və digər xüsusiyyətlərini başa düşdükdə, tətbiq sahəsini başa düşmək və düzgün seçim etmək daha asan olacaq. Bundan əlavə, karbon lifli macun və yerdən qızdırma, bu məhsulun xarici istehsalçıları və müxtəlif tətbiq sahələri haqqında hər şeyi öyrənməlisiniz.

Xüsusiyyətlər

Karbon lifi və karbon lifi və bir sıra mənbələrdə karbon lifi adları çox yayılmışdır. Ancaq bu materialların həqiqi xüsusiyyətləri və istifadə imkanları haqqında fikir bir çox insanlar üçün olduqca fərqlidir. Texniki baxımdan, bu material 5 -dən az olmayan və 15 mikrondan çox olmayan kəsikli yivlərdən yığılmışdır … Kompozisiyanın demək olar ki, hamısı karbon atomlarından ibarətdir - buna görə də adı. Bu atomların özləri paralel xətlər meydana gətirən xırtıldayan kristallara qruplaşdırılmışdır.

Bu dizayn çox yüksək çəkilmə gücü təmin edir. Karbon lifi tamamilə yeni bir ixtira deyil . Bənzər bir materialın ilk nümunələri Edison tərəfindən alındı və istifadə edildi. Daha sonra, XX əsrin ortalarında karbon lifi bir intibah yaşadı və o vaxtdan bəri istifadəsi durmadan artdı.

Karbon lifi indi olduqca fərqli xammaldan hazırlanır və buna görə də onun xüsusiyyətləri çox fərqli ola bilər.

Tərkibi və fiziki xüsusiyyətləri

Karbon lifinin xüsusiyyətlərindən ən əhəmiyyətlisi onun xüsusiyyətidir müstəsna istilik müqaviməti … Maddə 1600 - 2000 dərəcəyə qədər qızdırılsa belə, mühitdə oksigen olmadıqda parametrləri dəyişməyəcək. Bu materialın sıxlığı adi ilə birlikdə xətti də olur (sözdə mətnlə ölçülür). 600 teks xətti sıxlığı ilə 1 km ağın kütləsi 600 q olacaq. Bir çox hallarda materialın elastik modulu və ya dedikləri kimi Young modulu da çox vacibdir.

Yüksək güclü lif üçün bu rəqəm 200 ilə 250 GPa arasında dəyişir. PAN əsasında hazırlanan yüksək modullu karbon lifi təxminən 400 GPa elastik moduluna malikdir. Maye kristal həlləri üçün bu parametr 400 ilə 700 GPa arasında dəyişə bilər. Elastik modul fərdi qrafit kristallarının uzanması zamanı onun dəyərinin qiymətləndirilməsinə əsasən hesablanır. Atom təyyarələrinin istiqaməti X-ray difraksiya analizi ilə qurulur.

Varsayılan səth gərginliyi 0,86 N / m -dir. Metal kompozit lif əldə etmək üçün materialı emal edərkən bu rəqəm 1,0 N / m-ə yüksəlir . Kapilyar qalxma üsulu ilə ölçülməsi müvafiq parametri təyin etməyə kömək edir. Neft sahələrinə əsaslanan liflərin ərimə temperaturu 200 dərəcədir. İplik təxminən 250 dərəcə baş verir; digər növ liflərin ərimə nöqtəsi birbaşa tərkibindən asılıdır.

Karbon parçaların maksimum genişliyi texnoloji tələblərə və nüanslara bağlıdır. Bir çox istehsalçı üçün 100 və ya 125 sm -dir. Eksenel gücə gəldikdə, bərabər olacaq:

• 3000-dən 3500 MPa-dək PAN əsasında yüksək güclü məhsullar üçün;
• əhəmiyyətli dərəcədə uzanan liflər üçün, ciddi şəkildə 4500 MPa;
• 2000 ilə 4500 MPa arasında yüksək modullu material üçün.

Bir kristalın qəfəsin atom müstəvisinə doğru çəkmə qüvvəsi altında dayanıqlılığının nəzəri hesablamaları təxmini 180 GPa dəyər verir. Gözlənilən praktiki limit 100 GPa -dır. Bununla birlikdə, təcrübələr 20 GPa -dan çox bir səviyyənin olduğunu təsdiqləməmişdir. Karbon lifin əsl gücü mexaniki qüsurları və istehsal prosesinin nüansları ilə məhdudlaşır. Praktik işlərdə 1/10 mm uzunluğunda olan bir hissənin çəkilmə gücü 9-10 GPa arasında olacaq.

T30 karbon lifi xüsusi diqqətə layiqdir . Bu material əsasən çubuqların istehsalında istifadə olunur. Bu həll yüngüllüyü və əla tarazlığı ilə seçilir. T30 indeksi 30 ton elastiklik modulunu ifadə edir.

Daha mürəkkəb istehsal prosesləri, T35 səviyyəli bir məhsul əldə etməyə və s.

İstehsal texnologiyası

Karbon lifi müxtəlif polimer növlərindən hazırlana bilər. Emal rejimi bu cür materialların iki əsas növünü - karbonlaşdırılmış və qrafitləşdirilmiş növləri müəyyən edir. PAN -dan əldə edilən lif və fərqli meydança növləri arasında əhəmiyyətli bir fərq var. Həm yüksək gücü, həm də yüksək modullu keyfiyyətli karbon lifləri müxtəlif sərtlik və modullara malik ola bilər . Onları fərqli markalara aid etmək adətdir.

Liflər filament və ya paket şəklində hazırlanır. 1000 -dən 10000 -ə qədər davamlı filamentlərdən əmələ gəlir. Bu liflərdən parçalar da çəkiclər kimi hazırlana bilər (bu halda filamentlərin sayı daha da çoxdur). Başlanğıc xammal yalnız sadə liflər deyil, həm də maye kristal sahələr, həmçinin poliakrilonitrildir. İstehsal prosesi əvvəlcə orijinal liflərin istehsalını nəzərdə tutur və sonra havada 200 - 300 dərəcə qızdırılır.

PAN vəziyyətində bu prosesə əvvəlcədən müalicə və ya yanğına davamlılığın artırılması deyilir. Belə bir prosedurdan sonra meydança infuziya kimi vacib bir xüsusiyyətə sahib olur. Liflər qismən oksidləşir. Əlavə istiləşmə rejimi onların karbonlu və ya qrafitləşdirilmiş qrupa aid olub -olmadığını müəyyənləşdirir . İşin sonu, səthə lazımi xüsusiyyətlərin verilməsini nəzərdə tutur, bundan sonra iş bitdikdə və ya ölçüdə aparılır.

Havada oksidləşmə təkcə oksidləşmə nəticəsində deyil, yanğına davamlılığı artırır. Töhfə yalnız qismən dehidrogenləşmə ilə deyil, həm də molekullararası çarpaz bağlama və digər proseslərlə təmin edilir. Bundan əlavə, materialın karbon atomlarının əriməsinə və uçmasına həssaslığı azalır. Karbonlaşma (yüksək temperatur mərhələsində) qazlaşdırma və bütün xarici atomların qaçması ilə müşayiət olunur.

Havanın iştirakı ilə 200 - 300 dərəcəyə qədər qızdırılan PAN lifləri qaralır.

Onların sonrakı karbonlaşması 1000 - 1500 dərəcə bir azot mühitində aparılır. Bir sıra texnoloqların fikrincə, optimal istilik səviyyəsi 1200 - 1400 dərəcədir . Yüksək modullu lif təxminən 2500 dərəcəyə qədər qızdırılmalıdır. İlkin mərhələdə PAN nərdivan mikro quruluşunu alır. Polisiklik aromatik maddənin görünüşü ilə müşayiət olunan intramolekulyar səviyyədə kondensasiya meydana gəlməsindən "məsuldur".

Temperatur nə qədər çox olarsa, siklik tipin quruluşu da o qədər böyük olar . Texnologiyaya görə istilik müalicəsi bitdikdən sonra molekulların və ya aromatik parçaların düzülüşü elədir ki, əsas oxlar lif oxuna paralel olacaq. Gərginlik oriyentasiya dərəcəsinin düşməsini maneə törədir. İstilik müalicəsi zamanı PAN parçalanmasının spesifik xüsusiyyətləri aşılanmış monomerlərin konsentrasiyası ilə müəyyən edilir. Belə liflərin hər bir növü ilkin emal şərtlərini təyin edir.

Maye kristal petrol meydançası uzun müddət 350 ilə 400 dərəcə arasında saxlanılmalıdır. Bu rejim polisiklik molekulların kondensasiyasına səbəb olacaq. Onların kütləsi artır və bir -birinə yapışmaq tədricən baş verir (sferulitlərin əmələ gəlməsi ilə). Isıtma dayanmazsa, sferulitlər artar, molekulyar çəkisi artar və nəticədə davamlı maye kristal fazanın əmələ gəlməsidir . Kristallar bəzən kinolində həll olurlar, lakin ümumiyyətlə həm piridin, həm də tərkibində həll olmurlar (bu texnologiyanın nüanslarından asılıdır).

55-65% maye kristalları olan maye kristal meydançasından əldə edilən liflər plastik olaraq axır. Bükülmə 350 - 400 dərəcə aparılır. Yüksək istiqamətli bir quruluş, 200 - 350 dərəcə bir hava atmosferində ilkin istiləşmə və sonradan inert bir atmosferdə saxlanılması ilə meydana gəlir. Thornel P-55 markalı liflər 2000 dərəcəyə qədər qızdırılmalıdır, elastiklik modulu nə qədər yüksəkdirsə, temperatur da o qədər yüksək olmalıdır.

Son zamanlar elmi və mühəndislik işləri hidrogenləşmə texnologiyasına daha çox diqqət yetirir. Liflərin ilkin istehsalı çox vaxt kömür qatranı və naftal saqqızının qarışığını hidrogenləşdirməklə həyata keçirilir. Bu vəziyyətdə tetrahidrokinolin olmalıdır . Emal temperaturu 380 - 500 dərəcədir. Qatı maddələr filtrasiya və santrifüjlə çıxarılır; sonra sahələr yüksək temperaturda qalınlaşdırılır. Karbon istehsalı üçün (texnologiyadan asılı olaraq) olduqca müxtəlif avadanlıqlardan istifadə etmək lazımdır:

• vakuum paylayan təbəqələr;
• nasoslar;
• bağlama kəmərləri;
• iş masaları;
• tələlər;
• keçirici mesh;
• vakuum filmləri;
• hazırlıqlar;
• avtoklavlar.

Bazar Baxışı

Aşağıdakı karbon lif istehsalçıları dünya bazarında liderdir:

• Thornell, Fortafil and Celion (Amerika Birləşmiş Ştatları);
• Grafil və Modmore (İngiltərə);
• Kureha-Lone və Toreika (Yaponiya);
• Haqqımızda Şirkətin Adı: Cytec Industries;
• Hexcel;
• SGL Group;
• Toray Industries;
• Zoltek;
• Mitsubishi Rayon.

Bu gün karbon Rusiyada istehsal olunur:

• Chelyabinsk karbon və kompozit materiallar zavodu;
• Balakovo Karbon istehsalı;
• NPK Khimprominzhiniring;
• Saratov müəssisəsi "START".

Məhsullar və tətbiqlər

Karbon lif kompozit möhkəmləndirmə üçün istifadə olunur. Bunu əldə etmək üçün istifadə etmək də yaygındır:

• iki tərəfli parçalar;
• dizayner parçalar;
• biaxial və quadroaxial toxuma;
• toxunmamış parça;
• bir tərəfli lent;
• hazırlıqlar;
• xarici möhkəmləndirmə;
• lif;
• qoşqular.

İndi olduqca ciddi bir yenilikdir infraqırmızı isti mərtəbə . Bu halda, material ənənəvi metal telin əvəzi olaraq istifadə olunur. 3 qat daha çox istilik yarada bilər, əlavə olaraq enerji istehlakı təxminən 50%azalır. Modelləşdirmənin kompleks üsullarını sevənlər tez -tez sarma yolu ilə əldə edilən karbon borulardan istifadə edirlər. Bu məhsullara avtomobil və digər avadanlıq istehsalçıları tərəfindən də tələbat var. Məsələn, karbon lifləri əl əyləclərində istifadə olunur. Ayrıca, bu materiala əsaslanaraq əldə edin:

• təyyarə modelləri üçün hissələr;
• tək parça başlıqlar;
• velosipedlər;
• avtomobillərin və motosikletlərin sazlanması üçün hissələr.

Karbon parça panelləri alüminiumdan 18%, struktur poladdan isə 14% daha möhkəmdir … Bu materiala əsaslanan qollar, müxtəlif profilli spiral məhsullar, dəyişkən kəsikli borular və borular əldə etmək üçün lazımdır. Qolf klublarının istehsalı və təmiri üçün də istifadə olunur. İstifadəsini də qeyd etməyə dəyər. smartfonlar və digər qurğular üçün xüsusilə dayanıqlı korpusların istehsalında . Bu cür məhsullar ümumiyyətlə üstün bir xarakter daşıyır və bəzək keyfiyyətlərini artırır.

Səpələnmiş qrafit tipli tozlara gəlincə, buna ehtiyac var:

• elektrik keçirici örtüklər alarkən;
• müxtəlif növ yapışqan buraxarkən;
• qəlibləri və digər hissələri gücləndirərkən.

Karbon lifli macun bir çox cəhətdən ənənəvi macundan daha yaxşıdır. Bu birləşmə plastikliyi və mexaniki gücü ilə bir çox mütəxəssis tərəfindən yüksək qiymətləndirilir. Kompozisiya dərin qüsurları örtmək üçün uyğundur. Karbon çubuqlar və ya çubuqlar güclü, yüngül və uzun ömürlüdür. Belə bir material aşağıdakılar üçün lazımdır:

• aviasiya;
• raket sənayesi;
• idman avadanlığının buraxılması.

Karboksilik turşu duzlarının pirolizi ilə ketonlar və aldehidlər əldə edilə bilər. Karbon lifin əla istilik xüsusiyyətləri onu qızdırıcılarda və qızdırıcılarda istifadə etməyə imkan verir. Belə qızdırıcılar:

• iqtisadi;
• etibarlı;
• təsirli səmərəliliyi ilə fərqlənir;
• təhlükəli radiasiya yaymayın;
• nisbətən yığcam;
• mükəmməl avtomatlaşdırılmış;
• lazımsız problem olmadan işlədilir;
• kənar səs -küy yaymayın.

Karbon-karbon kompozitləri istehsalında istifadə olunur:

• potalar üçün dayaqlar;
• vakuum əritmə sobaları üçün konik hissələr;
• onlar üçün boru hissələri.

Əlavə tətbiq sahələrinə aşağıdakılar daxildir:

• ev bıçaqları;
• mühərriklərdə ləçək qapağı üçün istifadə;
• tikintidə istifadə.

Müasir inşaatçılar bu materialı uzun müddət yalnız xarici möhkəmləndirmə üçün istifadə etməmişlər. Daş evləri və hovuzları gücləndirmək üçün də lazımdır. Yapışdırılmış möhkəmləndirici təbəqə körpülərdəki dayaq və kirişlərin keyfiyyətini bərpa edir. Septik tanklar yaradarkən və təbii, süni su anbarları qurarkən, bir kason və bir silos çuxuru ilə işləyərkən də istifadə olunur.

Alət tutacaqlarını təmir edə, boruları düzəldə, mebel ayaqlarını, hortumları, tutacaqları, avadanlıq qutularını, pəncərə eşiklərini və PVC pəncərələri düzəldə bilərsiniz.