Fîbera karbonê, ku di sedsala 21-an de wekî padîşahê materyalên nû tê zanîn, di materyalan de mircanek geş e.Fîbera karbonê (CF) celebek fîbera neorganîk e ku ji% 90 naveroka karbonê zêdetir e.Tîrên organîk (based viscose, pitch, fibers polyacrylonitrile, etc.) di germahiya bilind de pirolîz û karbonîze dibin da ku pişta karbonê çêbikin.
Wekî nifşek nû ya fîberê xurtkirî, fîbera karbonê xwedan taybetmendiyên mekanîkî û kîmyewî yên hêja ye.Ew ne tenê xwedan taybetmendiyên xwerû yên materyalên karbonê ye, lê di heman demê de xwedan nermbûn û pêvajoyek fîbera tekstîlê ye.Ji ber vê yekê, ew bi berfirehî di qada hewa, alavên enerjiyê, veguhastin, werzîş û qadên vala de tê bikar anîn
Giraniya sivik: wekî materyalek nû ya stratejîk bi performansa hêja, tîrêjiya fîbera karbonê hema hema wekî ya magnesium û beryllium e, ji 1/4 ya pola kêmtir e.Bikaranîna pêkhateya fîbera karbonê wekî materyalê strukturel dikare giraniya avahîsaziyê ji% 30 - 40% kêm bike.
Hêza bilind û modulusa bilind: hêza taybetî ya fîbera karbonê 5 carî ji ya pola û 4 carî ji ya alloyek aluminiumê mezintir e;Modula taybetî 1.3-12.3 car materyalên din ên avahîsaziyê ye.
Rêjeya berfirehbûna piçûk: Hêza berfirehbûna germî ya piraniya fîberên karbonê di germahiya odeyê de neyînî ye, 0 li 200-400 ℃, û tenê 1,5 li kêmtir ji 1000 ℃ × 10-6 / K, ne hêsan e ku were berfireh kirin û ji ber xebata bilind. germî.
Berxwedana korozyona kîmyewî ya baş: fîbera karbonê xwedan naveroka karbona paqij a bilind e, û karbon yek ji hêmanên kîmyewî yên herî domdar e, di encamê de performansa wê ya pir domdar di hawîrdora asîd û alkalî de, ku dikare di her cûre hilberên dijî-korozyonê yên kîmyewî de were çêkirin.
Berxwedana westandina xurt: strukturê fîbera karbonê stabîl e.Li gorî statîstîkên tora polîmer, piştî bi mîlyonan çerxên ceribandina westandina stresê, rêjeya ragirtina hêza pêkhateyê hîn jî 60%, dema ku ya pola 40%, aluminium 30%, û plastîk fîberê cam tenê 20 e. % – 25%.
Kompozîta fîbera karbonê ji nû ve xurtkirina fîbera karbonê ye.Her çend fîbera karbonê dikare bi tena serê xwe were bikar anîn û fonksiyonek taybetî bilîze jî, piştî her tiştî ew materyalek zirav e.Tenê gava ku ew bi materyalê matrixê re were berhev kirin da ku pêkhateya fîbera karbonê pêk bîne, ew dikare çêtir lîstika taybetmendiyên xwe yên mekanîkî bide û bêtir bar hilgire.
Fiberên karbonê dikarin li gorî pîvanên cihêreng ên wekî celebê pêşîn, rêbazê çêkirinê û performansê werin dabeş kirin.
Li gorî celebê pêşgir: polyacrylonitrile (Pan), li ser bingeha pitch (îzotropîk, mezofaz);Bingeha vîskozê (bingeha selulozê, bingeha rayonê).Di nav wan de, fîbera karbonê ya li ser bingeha polyacrylonitrile (Pan) pozîsyona sereke digire, û hilberîna wê ji% 90-ê fîbera karbonê ya tevahî pêk tîne, dema ku fîbera karbonê ya bingeha vîskozê ji 1% kêmtir e.
Li gorî şert û rêbazên çêkirinê: fîbera karbonê (800-1600 ℃), fîbera grafît (2000-3000 ℃), fîbera karbonê ya çalak, fîbera karbonê ya ku bi vaporê hatî mezin kirin.
Li gorî taybetmendiyên mekanîkî, ew dikare li celebê gelemperî û celebek performansa bilind were dabeş kirin: hêza fîbera karbonê ya gelemperî bi qasî 1000MPa ye, û modul bi qasî 100GPa ye;Tîpa performansa bilind dikare li celebê hêza bilind (hêz 2000mPa, modul 250gpa) û modela bilind (modulus 300gpa an zêdetir) were dabeş kirin, di nav wan de hêza ji 4000mpa mezintir jî wekî celeb hêza ultra-bilind tê gotin, û modula ji 450gpa mezintir jî tê gotin. modela ultra-bilind tê gotin.
Li gorî mezinahiya tîrêjê, ew dikare li tovên piçûk û yên mezin were dabeş kirin: fîbera karbonê ya piçûk di qonaxa destpêkê de bi gelemperî 1K, 3K û 6K e, û hêdî hêdî di nav 12K û 24K de pêşve diçe, ku bi giranî di hewa, werzîşê de tê bikar anîn. û qadên dema vala.Fiberên karbonê yên li jor 48K bi gelemperî jê re fîberên karbonê yên mezin têne gotin, di nav de 48K, 60K, 80K, û hwd., ku bi piranî di warên pîşesaziyê de têne bikar anîn.
Hêza tîrêjê û modula tîrêjê du nîşaneyên sereke ne ku taybetmendiyên fîbera karbonê binirxînin.Li ser vê yekê, Chinaîn di sala 2011-an de standarda neteweyî ya ji bo fiber karbonê ya bingehîn PAN (GB / t26752-2011) belav kir. Di heman demê de, ji ber avantaja pêşeng a mutleq a Toray di pîşesaziya gerdûnî ya karbonê de, piraniya hilberînerên navxweyî jî standarda dabeşkirina Toray qebûl dikin. wek referans.
1.2 astengên bilind nirxa lêzêdekirî ya bilind tîne.Başkirina pêvajoyê û pêkanîna hilberîna girseyî dikare bi girîngî lêçûn kêm bike û karbidestiyê zêde bike
1.2.1 astengiya teknîkî ya pîşesaziyê bilind e, hilberîna pêşîn bingeh e, û karbonîzasyon û oksîdasyon girîng e.
Pêvajoya hilberîna fîbera karbonê tevlihev e, ku pêdivî bi amûr û teknolojiya bilind heye.Kontrolkirina rastbûn, germahî û dema her girêdanê dê pir bandor li kalîteya hilbera paşîn bike.Fîbera karbonê ya Polyacrylonitrile ji ber pêvajoya amadekirina wê ya nisbeten hêsan, lêçûna hilberînê ya kêm û avêtina hêsan a sê bermayiyan heya niha bûye fîbera karbonê ya herî pir tê bikar anîn û hilberîna herî zêde.Propana madeya xav a sereke dikare ji nefta xav were çêkirin, û zincîra pîşesaziya karbonê ya PAN pêvajoyek hilberînê ya bêkêmasî ji enerjiya bingehîn heya serîlêdana termînalê vedihewîne.
Piştî ku propan ji nefta xav hat amadekirin, propylene bi dehîdrojenkirina katalîtîk a hilbijartî (PDH) ya propane hate bidestxistin;
Acrylonitrile bi amoxîdasyona propylene hate bidestxistin.Pêşengê Polyacrylonitrile (Pan) bi polîmerîzekirin û rijandina acrylonitrile hate bidestxistin;
Polyacrylonitrile ji berê ve tê oksîd kirin, di germahiya nizm û bilind de karbonîze kirin da ku fîbera karbonê werbigire, ku dikare ji bo hilberîna pêkhateyên fîbera karbonê were çêkirin tevna fîbera karbonê û prepreg fiber karbonê;
Fîbera karbonê bi rezîn, seramîk û materyalên din re tê hev kirin ku pêkhateyên fîbera karbonê çêbike.Di dawiyê de, hilberên dawîn ên ji bo serîlêdanên jêrîn bi pêvajoyên cûrbecûr ên şilkirinê têne wergirtin;
Asta kalîteyê û performansê ya pêşîn rasterast performansa paşîn a fîbera karbonê diyar dike.Ji ber vê yekê, baştirkirina qalîteya çareseriya spinning û xweşbînkirina faktorên pêşdibistanê dibin xalên sereke yên amadekirina fîbera karbonê ya kalîteyê.
Li gorî "Lêkolîna li ser pêvajoya hilberîna pêşengê fîbera karbonê ya li ser bingeha polyacrylonitrile", pêvajoya rijandinê bi gelemperî sê kategoriyan pêk tîne: rijandina şil, rijandina hişk û rijandina şil a hişk.Heya nuha, rijandina şil û rijandina şil a hişk bi giranî ji bo hilberîna pêşgotina polyacrylonitrile li hundur û derveyî welêt têne bikar anîn, di nav wan de rijandina şil ya herî berfireh tê bikar anîn.
Çêkirina şil pêşî çareseriya rijandinê ji qulika spinneretê derdixe, û çareseriya rijandinê di forma herikîna piçûk de dikeve hemama koagulasyonê.Mekanîzmaya rijandinê ya çareseriya zivirîna polacrylonitrile ev e ku di navbera hûrbûna DMSO ya di çareseriya spinning û serşokê de valahiya mezin heye, û di heman demê de valahiya mezin di navbera berhevoka avê ya di serşokê de û çareseriya polyacrylonitrile de heye.Di bin danûstendina her du cûdahiyên giraniya jorîn de, şilav di du aliyan de dest bi belavbûnê dike, û di dawiyê de bi veguheztina girseyê, veguheztina germê, tevgera hevsengiya qonaxê û pêvajoyên din ve di nav filamentan de diqewime.
Di hilberîna pêşîn de, hêjeya bermayî ya DMSO, mezinahiya fîberê, hêza monofilament, modul, dirêjbûn, naveroka rûnê û kêmbûna ava kelandî dibin faktorên sereke yên ku bandorê li kalîteya pêşîn dikin.Wekî mînakek mîqdara mayî ya DMSO, ew bandorek li ser taybetmendiyên diyar ên pêşbirkê, rewşa beşa xaçê û nirxa CV ya hilbera fîbera karbonê ya paşîn heye.Rêjeya bermayî ya DMSO hindiktir be, performansa hilberê jî bilind dibe.Di hilberînê de, DMSO bi gelemperî bi şuştinê tê rakirin, ji ber vê yekê meriv çawa germahiya şuştinê, dem, mîqdara ava şorkirî û mîqdara şûştina şuştinê kontrol dike, dibe girêdanek girîng.
Pêşniyarê polyacrylonitrile ya qalîteya bilind divê xwediyê taybetmendiyên jêrîn be: tîrêjiya bilind, krîstalîniya bilind, hêza guncan, beşa xaça dorhêl, kêmasiyên laşî yên kêmtir, rûbera nerm û avahiyek bingehîn a çerm a yekreng û qels.
Kontrolkirina germahiya karbonîzasyon û oksîdasyonê ya sereke ye.Karbonîzasyon û oksîdasyon di hilberandina hilberên dawîn ên fîbera karbonê de ji pêşgotinê de gavek bingehîn e.Di vê gavê de, pêdivî ye ku rastbûn û rêza germahiyê bi duristî were kontrol kirin, wekî din, hêza tîrêjê ya hilberên fîbera karbonê dê bi girîngî bandor bibe, û tewra bibe sedema şikestina têl.
Pêşoksîdasyon (200-300 ℃): di pêvajoya pêşoksîdankirinê de, pêşgotina PAN hêdî û sivik bi sepandina hin tansiyonek di atmosfera oksîdasyonê de tê oksîdan, û li ser bingeha zincîra rasterast a panê hejmareke mezin ji strukturên zengilê çêdike, da ku bigihîjin armanca ku li hember dermankirina germahiya bilind bisekinin.
Karbonîzasyon (germahiya herî zêde ji 1000 ℃ ne kêmtir): Pêvajoya karbonîzasyonê divê di atmosfera bêhêz de were kirin.Di qonaxa destpêkê ya karbonîzasyonê de, zincîra pan diqete û reaksiyona xaçerê dest pê dike;Bi zêdebûna germahiyê re, reaksiyona veqetandina termal dest bi berdana hejmareke mezin a gazên molekulên piçûk dike, û avahiya grafît dest pê dike;Dema ku germahî bêtir zêde bû, naveroka karbonê bi lez zêde bû û fîbera karbonê dest pê kir.
Grafîtîkirin (germahiya dermankirinê li jor 2000 ℃): grafîtîkirin ji bo hilberîna fîbera karbonê ne pêvajoyek pêdivî ye, lê pêvajoyek vebijarkî ye.Ger modula elastîk a bilind a fîbera karbonê were hêvî kirin, grafîtîkirin hewce ye;Ger hêza bilind a fîbera karbonê were hêvî kirin, grafîtîkirin ne hewce ye.Di pêvajoya grafîtiyê de, germahiya bilind dihêle ku fiber avahiyek tevna grafîtê ya pêşkeftî çêbike, û avahî bi xêzkirinê ve tête yek kirin da ku hilbera paşîn bigire.
Astengiyên teknîkî yên bilind hilberên jêrîn bi nirxa lêzêdekirî ya bilind vedigirin, û bihayê pêkhateyên hewavaniyê 200 carî ji ya hevrîşimê xav bilindtir e.Ji ber dijwariya bilind a amadekirina fîbera karbonê û pêvajoya tevlihev, hilberên jêrîn her ku diçin, nirxa lêzêde jî bilindtir dibe.Nemaze ji bo pêkhateyên fîbera karbonê ya paşîn ku di qada hewayê de têne bikar anîn, ji ber ku xerîdarên jêrîn li ser pêbawerî û aramiya wê hewcedariyên pir hişk hene, nirxa hilberê di heman demê de li gorî fîbera karbonê ya normal mezinbûnek pirjimar a geometrîkî jî nîşan dide.
Dema şandinê: 22-ê Tîrmeh-2021