Kolfiber: Kolfiberproduktionsteknik I Ryssland, Kitt Och Golvvärme Med Kolfiber, Densitet Och Egenskaper Hos Kolfiber

2024 Författare: Beatrice Philips | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-09 13:00

Att veta allt om kolfiber är mycket viktigt för varje modern människa. Genom att förstå tekniken för koldioxidproduktion i Ryssland, densiteten och andra egenskaper hos kolfiber, blir det lättare att förstå omfattningen av dess tillämpning och göra rätt val. Dessutom bör du ta reda på allt om kitt och golvvärme med kolfiber, om utländska tillverkare av denna produkt och om olika användningsområden.

Särdrag

Namnen kolfiber och kolfiber, och i ett antal källor även kolfiber, är mycket vanliga. Men tanken på de faktiska egenskaperna hos dessa material och möjligheterna att använda dem är ganska annorlunda för många människor. Ur teknisk synvinkel, detta material är monterat från trådar med ett tvärsnitt på minst 5 och inte mer än 15 mikron … Nästan hela kompositionen består av kolatomer - därav namnet. Dessa atomer själva är grupperade i skarpa kristaller som bildar parallella linjer.

Denna design ger mycket hög draghållfasthet. Kolfiber är inte en helt ny uppfinning . De första proverna av ett liknande material mottogs och användes av Edison. Senare, i mitten av nittonhundratalet, upplevde kolfiber en renässans - och sedan dess har dess användning stadigt ökat.

Kolfiber är nu tillverkad av ganska olika råvaror - och därför kan dess egenskaper variera mycket.

Sammansättning och fysikaliska egenskaper

Den viktigaste av kännetecknen hos kolfiber är dess exceptionell värmebeständighet … Även om ämnet värms upp till 1600 - 2000 grader, kommer parametrarna inte att ändras i frånvaro av syre i miljön. Tätheten av detta material, tillsammans med det vanliga, är också linjär (mätt i den så kallade texten). Med en linjär densitet på 600 tex kommer massan på 1 km banan att vara 600 g. I många fall är materialets elastiska modul, eller, som man säger, Youngs modul, också kritiskt viktig.

För höghållfast fiber varierar denna siffra från 200 till 250 GPa. Kolfiber med hög modul tillverkad på basis av PAN har en elastisk modul på cirka 400 GPa. För flytande kristallösningar kan denna parameter variera från 400 till 700 GPa. Den elastiska modulen beräknas baserat på uppskattningen av dess värde när enskilda grafitkristaller sträcks. Atomplanens orientering fastställs med hjälp av röntgendiffraktionsanalys.

Standardytans spänning är 0,86 N / m. Vid bearbetning av materialet för att erhålla en metallkompositfiber stiger denna siffra till 1,0 N / m . Mätningen med kapillärstigningsmetoden hjälper till att bestämma motsvarande parameter. Smältningstemperaturen för fibrer baserat på petroleumsteg är 200 grader. Spinning sker vid cirka 250 grader; smältpunkten för andra typer av fibrer beror direkt på deras sammansättning.

Den maximala bredden på koldukar beror på tekniska krav och nyanser. För många tillverkare är det 100 eller 125 cm. När det gäller axiell styrka kommer den att vara lika med:

• för höghållfasta produkter baserade på PAN från 3000 till 3500 MPa;
• för fibrer med betydande töjning, strikt 4500 MPa;
• för högmodulmaterial från 2000 till 4500 MPa.

Teoretiska beräkningar av en kristalls stabilitet under dragkraft mot gitterets atomplan ger ett uppskattat värde på 180 GPa. Den förväntade praktiska gränsen är 100 GPa. Experiment har dock ännu inte bekräftat förekomsten av en nivå på mer än 20 GPa. Kolfiberns verkliga styrka begränsas av dess mekaniska defekter och nyanserna i tillverkningsprocessen. Draghållfastheten för en sektion med en längd på 1/10 mm fastställd i praktiska studier kommer att vara från 9 till 10 GPa.

T30 kolfiber förtjänar särskild uppmärksamhet . Detta material används främst vid tillverkning av stavar. Denna lösning kännetecknas av sin lätthet och utmärkta balans. T30 -indexet anger en elasticitetsmodul på 30 ton.

Mer komplexa tillverkningsprocesser gör att du kan få en produkt på T35 -nivå och så vidare.

Produktionsteknik

Kolfiber kan tillverkas av en mängd olika polymertyper. Behandlingsläget bestämmer två huvudtyper av sådana material - kolsyrade och grafitiserade typer. Det finns en viktig skillnad mellan fiber som härrör från PAN och olika tonhöjdstyper. Kolfibrer av hög kvalitet, både hög hållfasthet och hög modul, kan ha olika nivåer av hårdhet och modul . Det är vanligt att hänvisa dem till olika märken.

Fibrer tillverkas i filament eller buntformat. De bildas från 1000 till 10000 kontinuerliga filament. Tyger från dessa fibrer kan också tillverkas, som bogser (i detta fall är antalet trådar ännu större). Utgångsråvaran är inte bara enkla fibrer, utan också flytande kristallstorlekar, såväl som polyakrylnitril. Produktionsprocessen innebär först tillverkning av de ursprungliga fibrerna, och sedan värms de upp i luft vid 200 - 300 grader.

När det gäller PAN kallas denna process förbehandling eller förbättring av brandmotstånd. Efter ett sådant förfarande får pitch en så viktig egenskap som infusibilitet. Fibrerna oxideras delvis. Sättet för ytterligare uppvärmning avgör om de kommer att tillhöra den kolsyrade eller grafitiserade gruppen . Arbetets slut innebär att ytan får de nödvändiga egenskaperna, varefter den är färdig eller dimensionerad.

Oxidation i luft ökar brandmotståndet inte bara till följd av oxidation. Bidraget görs inte bara genom partiell dehydrogenering, utan också genom intermolekylär tvärbindning och andra processer. Dessutom reduceras materialets känslighet för smältning och förångning av kolatomer. Kolsyrning (i högtemperaturfasen) åtföljs av förgasning och alla främmande atoms flykt.

PAN -fibrer som värms upp till 200 - 300 grader i närvaro av luft blir svarta.

Deras efterföljande karbonisering utförs i en kvävemiljö vid 1000 - 1500 grader. Den optimala uppvärmningsnivån, enligt ett antal teknologer, är 1200 - 1400 grader . Högmodulfiber måste värmas upp till cirka 2500 grader. I det inledande skedet tar PAN emot en stege -mikrostruktur. Kondens på intramolekylär nivå, åtföljd av utseendet av en polycyklisk aromatisk substans, är "ansvarig" för dess förekomst.

Ju mer temperaturen stiger, desto större blir strukturen för den cykliska typen . Efter värmebehandlingens slut enligt tekniken är arrangemanget av molekyler eller aromatiska fragment sådant att huvudaxlarna kommer att vara parallella med fiberaxeln. Spänningen hindrar orienteringsgraden från att falla. De specifika egenskaperna hos PAN -sönderdelning under värmebehandling bestäms av koncentrationen av ympade monomerer. Varje typ av sådana fibrer bestämmer de initiala bearbetningsförhållandena.

Flytande kristallin petroleumhöjd måste hållas vid temperaturer från 350 till 400 grader under lång tid. Detta läge kommer att leda till kondensering av polycykliska molekyler. Deras massa ökar och sammanfogning sker gradvis (med bildandet av sfäruliter). Om uppvärmningen inte stannar växer sfäruliterna, molekylvikten ökar och resultatet är bildandet av en kontinuerlig flytande kristallin fas . Kristaller är ibland lösliga i kinolin, men vanligtvis löser de sig inte både i det och i pyridin (detta beror på teknikens nyanser).

Fibrer erhållna från flytande kristallhöjd med 55 - 65% flytande kristaller flyter plastiskt. Spinning utförs vid 350 - 400 grader. En mycket orienterad struktur bildas genom initial uppvärmning i en luftatmosfär vid 200 - 350 grader och efterföljande hållande i en inert atmosfär. Fiber av märket Thornel P-55 måste värmas upp till 2000 grader, ju högre elasticitetsmodul, desto högre temperatur bör vara.

Nyligen ägnar vetenskapliga och tekniska verk mer och mer uppmärksamhet åt tekniken som använder hydrogenering. Den första produktionen av fibrer åstadkoms ofta genom att hydrera en blandning av koltjära och naftalt gummi. I detta fall bör tetrahydrokinolin finnas . Bearbetningstemperaturen är 380 - 500 grader. Fasta ämnen kan avlägsnas genom filtrering och centrifugering; därefter förtjockas stigarna vid förhöjd temperatur. För produktion av kol är det nödvändigt att använda (beroende på teknik) en mängd olika utrustningar:

• lager som fördelar vakuum;
• pumps;
• tätningsseler;
• arbetsbord;
• fällor;
• ledande nät;
• vakuumfilmer;
• prepregs;
• autoklaver.

Marknadsöversyn

Följande kolfiberproducenter är ledande på den globala marknaden:

• Thornell, Fortafil och Celion (USA);
• Grafil och Modmore (England);
• Kureha-Lone och Toreika (Japan);
• Cytec Industries;
• Hexcel;
• SGL Group;
• Toray Industries;
• Zoltek;
• Mitsubishi Rayon.

Idag produceras kol i Ryssland:

• Chelyabinsk anläggning av kol och kompositmaterial;
• Balakovo kolproduktion;
• NPK Khimprominzhiniring;
• Saratov -företaget "START".

Produkter och applikationer

Kolfiber används för att göra kompositförstärkning. Det är också vanligt att använda det för att få:

• dubbelriktade tyger;
• designade tyger;
• biaxial och kvadroaxiell vävnad;
• ovävt tyg;
• enkelriktad tejp;
• prepregs;
• yttre förstärkning;
• fiber;
• selar.

En ganska seriös innovation nu infrarött varmt golv . I detta fall används materialet som ersättning för den traditionella metalltråden. Det kan generera 3 gånger mer värme, dessutom reduceras energiförbrukningen med cirka 50%. Älskare av modelleringskomplex teknik använder ofta kolrör som erhålls genom lindning. Dessa produkter är också efterfrågade av tillverkare av bilar och annan utrustning. Kolfiber används ofta till exempel för handbromsar. Baserat på detta material får du också:

• delar till flygplansmodeller;
• huvor i ett stycke;
• cyklar;
• delar för tuning av bilar och motorcyklar.

Kolfiberpaneler är 18% styvare än aluminium och 14% mer än konstruktionsstål … Hylsor baserade på detta material behövs för att få rör och rör med varierande tvärsnitt, spiralprodukter av olika profiler. De används också för tillverkning och reparation av golfklubbor. Det är också värt att påpeka dess användning. vid tillverkning av särskilt hållbara fodral för smartphones och andra prylar . Sådana produkter är vanligtvis av högsta kvalitet och har förbättrade dekorativa egenskaper.

När det gäller pulver av dispergerad grafit behövs det:

• vid mottagande av elektriskt ledande beläggningar;
• vid släpp av lim av olika slag;
• vid förstärkning av formar och några andra delar.

Kolfiberkitt är bättre än traditionellt kitt på flera sätt. Denna kombination uppskattas av många experter för sin plasticitet och mekaniska hållfasthet. Kompositionen är lämplig för att täcka djupa defekter. Kolstänger eller stavar är starka, lätta och hållbara. Sådant material behövs för:

• flyg;
• raketindustrin;
• lansering av sportutrustning.

Genom pyrolys av karboxylsyrasalter kan ketoner och aldehyder erhållas. De utmärkta termiska egenskaperna hos kolfiber gör att de kan användas i värmare och värmedynor. Sådana värmare:

• ekonomisk;
• pålitlig;
• kännetecknas av imponerande effektivitet;
• sprida inte farlig strålning;
• relativt kompakt;
• perfekt automatiserad;
• drivs utan onödiga problem;
• sprid inte främmande buller.

Kol-kol-kompositer används vid tillverkning av:

• stöd för deglar;
• avsmalnande delar för vakuumsmältugnar;
• rörformade delar för dem.

Ytterligare tillämpningsområden inkluderar:

• hemlagade knivar;
• användning för en kronbladsventil på motorer;
• användning i konstruktion.

Moderna byggare har länge använt detta material inte bara för yttre armering. Det behövs också för att stärka stenhus och simbassänger. Det limmade förstärkningsskiktet återställer egenskaperna hos stöd och balkar i broar. Det används också när man skapar septiktankar och inramar naturliga, konstgjorda reservoarer, när man arbetar med en kisel och en silogrop.

Du kan också reparera verktygshandtag, fixa rör, fixa möbelben, slangar, handtag, utrustningslådor, fönsterbrädor och PVC -fönster.