SUT I WNEUD FFIBR CARBON?

Mae ffibr carbon, sy'n cynnwys cyfuniadau o ddefnyddiau gwahanol (ffibr a resin), eu hamrywioldeb, ac felly, eu haddasrwydd, yn ganolog i'w swyn. Fel amnewidiad metel, mae cyfansoddion ffibr carbon yn cynnig deg gwaith cryfder dur. Mae cynhyrchwyr ffibr carbon yn creu cynhyrchion sy'n debyg ond nid yn union yr un fath. Mae ffibr carbon yn amrywio o ran modwlws tynnol (neu anystwythder a bennir fel anffurfiad o dan straen) a chryfder tynnol, cywasgu a blinder.

Cysylltwch â Ni

Mae ffibr carbon sy'n seiliedig ar PAN ar gael y dyddiau hyn mewn modiwlws isel (llai na thri deg dau filiwn lbf/in² neu Msi), modiwlws arferol (33 i dri deg chwech Msi), modiwlws canolradd (40 i hanner cant Msi), modiwlws uchel (50 i saith deg Msi) a modiwlws uwch-uchel (70 i gant pedwar deg Msi).
Yn nhermau symlaf, mae ffibr carbon yn cael ei greu trwy symud ffibr rhagflaenydd organig gradd gysylltiol mewn awyrgylch anadweithiol gradd gysylltiol ar dymheredd uwch na 1800°F (982.22°C). Fodd bynnag, gall cynhyrchu ffibr carbon fod yn fenter uwch.

Polymereiddio a Nyddu

Polymereiddio

Mae'r broses yn dechrau gyda stoc porthiant cyfansawdd cemegol o'r enw rhagflaenydd sydd â'r asgwrn cefn moleciwlaidd o'r ffibr. Heddiw, mae tua 100 y cant o'r ffibr carbon a gynhyrchir yn cael ei greu o ragflaenwyr brethyn neu bîg, ond mae'r rhan fwyaf ohono'n dod o polyacrylonitrile (PAN), a weithgynhyrchir o nitraid, ac mae nitraid yn dod o'r cemegau diwydiannol propan ac amonia.

Yn nodweddiadol, mae'r ffurfiant rhagflaenydd yn dechrau gyda chyfansoddyn nitril gradd gysylltiol sy'n cael ei gyfuno mewn adweithydd iawn gyda chyd-monomer acrylig plastigedig a chatalydd fel asid, deuocsid, olew neu fitriol neu asid. Mae cyfuno parhaus yn caniatáu i'r cynhwysion gyfuno, gan sicrhau cysondeb a phurdeb, a chychwyn ffurfio radicalau rhydd o fewn strwythur moleciwlaidd nitraid. Mae'r addasiad hwn yn arwain at broses gemegol, sy'n cynhyrchu polymerau cadwyn hir sy'n ffurfio ffibrau acrylig. Mae manylion y broses gemegol, fel tymheredd, awyrgylch, cyd-monomerau a chatalyddion penodol, yn berchnogol. Ar ôl golchi a sychu, mae'r nitraid ar ffurf powdr yn cael ei doddi mewn toddydd organig gradd gysylltiol fel dim ethyl sylffid (DMSO), dimethylacetamid (DMAC) neu dimethylformamid (DMF), neu doddydd hylif gradd gysylltiol, fel clorid rhif atomig 30 a halwynau rhodamin. Mae toddyddion organig yn helpu i osgoi halogiad gronynnau metel hybrin, a allai niweidio sefydlogrwydd aeroffilig thermol y broses ac oedi perfformiad gwres y ffibr gorffenedig. Ar y cam hwn, yr ataliad powdr a thoddydd neu'r "gorchudd" rhagflaenydd yw cysondeb y surop. Mae dewis y toddydd ac felly'r graddau o reoli drwgder y cotio (trwy hidlo'n fanwl) yn hanfodol i lwyddiant cam nesaf ffurfio ffibr.
Nyddu
Mae ffibrau PAN yn cael eu ffurfio gan ddull o'r enw nyddu gwlyb. Mae'r haen yn cael ei throchi mewn bath prosesu naturiol hylifol ac yn cael ei allwthio trwy dwll mewn nyddwr wedi'i wneud o ddeunydd gwerthfawr. Mae'r darn yn cyd-fynd â'r nifer gofynnol o ffilamentau yn y ffibr PAN (e.e., 12,000 o dyllau o ffibr carbon 12K). Mae'r ffibr nyddu gwlyb cymharol drwchus a brau hwn yn cael ei dynnu trwy rholer i gael gwared ar yr asiant gormodol, yna'n cael ei sychu a'i ymestyn i barhau â chyfeiriadedd y cyfansoddyn PAN. Yma, mae ffurf a thrawsdoriad mewnol y ffilamentau yn cael eu pennu gan y graddau y mae'r toddydd a'r asiant a ddewisir yn treiddio i'r ffibrau rhagflaenydd, faint o densiwn a roddir, a hyd y ffilamentau. Mae'r olaf yn berchnogol i bob gwneuthurwr. Dewis arall yn lle nyddu gwlyb yw dull cymysg o'r enw chwythu sych/nyddu gwlyb, sy'n defnyddio bwlch aer fertigol rhwng y ffibrau a'r bath prosesu naturiol. Mae hyn yn arwain at ffibr PAN sfferig cain sy'n gwella'r rhyngwyneb ffibr/rosin matrics o fewn y cyfansawdd. Y cam olaf wrth ffurfio ffibrau rhagflaenydd PAN yw defnyddio olewau gorffen i atal ffilamentau gludiog rhag crynhoi. Yna mae'r ffibrau PAN gwyn yn sychu eto ac yn cael eu weindio ar sbŵl.

Ocsidiad a Charboneiddio

Ocsidiad

Mae'r bobinau hyn yn cael eu llwytho i'r fasged, ac o fewn y cyfnod cynhyrchu hiraf, sef y cam ocsideiddio, mae ffibrau PAN yn cael eu bwydo trwy gyfres o ffwrneisi pwrpasol. Cyn iddynt fynd i mewn i'r prif offer cegin, mae'r ffibrau PAN yn tawelu i mewn i dyn neu ddalen o'r enw ystof. Mae tymheredd y siambr yn amrywio o 392 °F (tua 200 °C) i 572 °F (300 gradd Celsius).

Er mwyn osgoi anharnais gwres rhedegog (anharnais enthalpi amcangyfrifedig yn ystod ocsideiddio, y gellir ei gyfrifo ar 2,000 kJ / cilogram, symudwch y perygl tân gwirioneddol), mae gwneuthurwyr offer cegin yn defnyddio amrediad o lif o arddulliau aer i helpu i wasgaru gwres a rheoli tymheredd. Wedi'i yrru gan gemegyn rhagflaenydd penodol, mae'r amser ocsideiddio yn hollol wahanol, ond mae Littler yn amcangyfrif y bydd y tynnu 24K yn cael ei newid ar gyfradd o tua 43 troedfedd fesul 13 metr y funud ar linell fawr gyda nifer o ffwrneisi ocsideiddio. Yn olaf, mae'r ffibrau PAN newidiol (sefydlog) yn cynnwys o tua 500fed i tua 65fed moleciwlau carbon gyda'r gweddill yn nwy, cymysgedd o rif atomig 7 ac O.
Carboneiddio
Mae carboneiddio yn digwydd yn ystod awyrgylch anadweithiol (heb ocsigen) mewn cyfres o ffwrneisi wedi'u cynllunio'n arbennig, gan gynyddu tymheredd y broses gam wrth gam. Yng nghorff y dŵr ac allfa pob siambr, mae'r siambr gwella yn atal ymwthiad O gan fod pob moleciwl O sy'n pasio trwy'r offer cegin yn tynnu rhywfaint o'r ffibrau. Gall hyn atal colli carbon a gynhyrchir mewn gwres o'r fath. Yn absenoldeb O, dim ond moleciwlau nad ydynt yn garbon, ynghyd â chyfansoddion a chyfansoddion organig anweddol eraill (wedi'u sefydlogi ar lefel o 40 i 80 ppm) a gronynnau (megis darnau ffibr a adneuwyd yn rhannol) sy'n cael eu tynnu a'u rhyddhau o'r offer cegin ar gyfer ôl-driniaeth mewn ffwrnais a reolir yn amgylcheddol. Mae carboneiddio yn dechrau mewn siambr dymheredd, yn trosglwyddo'r ffibrau i 1292 °F (tua 700 °C) i 1472 °F (700 °C i 800 °C) ac yn gorffen mewn siambr wresogi ar 2192 °F (tua 1,200 °C) i 2732 °F (tua 1,500 °C). 1500 ° C). Penderfynir ar nifer y siambrau gan y modwlws sydd ei angen o fewn y ffibr carbon; mae pris cymharol uchel y ffibrau carbon modwlws uchel ac anghymedrol oherwydd yn rhannol y parhad a'r tymheredd y mae'n rhaid i'r ffwrnais wres ei gyflawni. er bod y parhad yn berchnogol a bod pob gradd ffibr carbon yn hollol wahanol, cyfrifir y parhad ocsideiddio mewn oriau, ond mae'r gyfradd garboneiddio yn cael ei lleihau gan orchymyn maint mewn munudau. Unwaith y bydd y ffibr yn newid cyflwr, mae'n lleihau pwysau a chyfaint, yn byrhau'r hyd o bump i 100%, ac yn lleihau'r diamedr. Mewn gwirionedd, mae'r berthynas feintiol drosi rhwng rhagflaenydd PAN a ffibr carbon PAN tua 2:1 ac mae'r gallu dadleoli yn llai na dau - hynny yw, mae llawer llai o ddeunydd yn mynd i mewn i'r broses. Mae'r fethodoleg hon yn cyfuno moleciwlau O o'r awyr â ffibrau PAN yn y warp ac yn cychwyn croesgysylltu'r cadwyni cyfansawdd. Bydd hyn yn cynyddu dwysedd y ffibr o ~1.18 g / cc hyd at 1.38 g / cc.

Triniaeth arwyneb a maint

Triniaeth arwyneb a maint
Mae'r cam nesaf yn hanfodol i berfformiad ffibr, ac yn ogystal â'r rhagflaenwyr, dyma'r ffordd orau o wahaniaethu cynnyrch un cyflenwr oddi wrth gynnyrch cystadleuwyr. Mae'r adlyniad rhwng y cyfansoddyn organig matrics ac felly'r ffibrau carbon yn hanfodol ar gyfer atgyfnerthu'r cyfansoddyn; drwy gydol y broses gynhyrchu ffibr carbon, perfformir triniaeth arwyneb i hybu'r adlyniad hwn.

Amser postio: Tach-01-2018

Sut i wneud ffibr carbon?

SUT I WNEUD FFIBR CARBON?

Polymereiddio a Nyddu

Ocsidiad a Charboneiddio

Triniaeth arwyneb a maint