NOLA EGIN KARBONO ZUNTZA?

Karbono-zuntzak, material ezberdinen konbinazioz (zuntza eta erretxina) osatua, aldakortasuna eta, beraz, egokitzeko gaitasuna dira haien xarmaren muina. Metalezko ordezko gisa, karbono-zuntz konpositeek altzairuaren hamar aldiz erresistentzia handiagoa eskaintzen dute. Karbono-zuntz ekoizleek antzekoak baina ez berdinak diren produktuak sortzen dituzte. Karbono-zuntzak trakzio-moduluan (edo zurruntasunean deformaziopean zehazten den zurruntasunean) eta trakzio-, konpresio- eta neke-erresistentzian aldatzen da.

Jarri gurekin harremanetan

PAN oinarritutako karbono-zuntza gaur egun eskuragarri dago modulu baxukoan (hogeita hamabi milioi lbf/in² edo Msi baino gutxiago), modulu arruntean (33tik hogeita hamasei Msira), modulu ertainean (40tik berrogeita hamar Msira), modulu altuan (50etik hirurogeita hamar Msira) eta modulu ultra-altuan (70etik ehun eta berrogeita hamar Msira).
Hitz gutxitan esanda, karbono-zuntza sortzen da zuntz organiko aitzindaria atmosfera geldo batean 1800 °F (982,22 °C) baino tenperatura altuagoetan mugituz. Karbono-zuntzaren fabrikazioa, ordea, negozio konplexua izan daiteke.

Polimerizazioa eta Hariketa

Polimerizazioa

Prozesua zuntzaren bizkarrezurra molekularra duen aitzindari izeneko konposatu kimiko batekin hasten da. Gaur egun, sortutako karbono-zuntzaren %100 inguru oihal edo brea oinarritutako aitzindarietatik sortzen da, baina gehiena nitritotik fabrikatutako poliakrilonitrilotik (PAN) dator, eta nitritoa propano eta amoniako produktu kimiko industrialetatik dator.

Normalean, aitzindari formulazioa nitrilo konposatu batekin hasten da, erreaktore batean plastifikatutako akriliko ko-monomero batekin eta azido, dioxido, vitriolo olio edo azido bezalako katalizatzaile batekin konbinatzen dena. Nahasketa jarraituak osagaiak konbinatzea ahalbidetzen du, koherentzia eta purutasun jakin bat lortuz, eta nitritoaren egitura molekularrean erradikal askeen eraketa abiaraziz. Aldaketa honek prozesu kimiko bat sortzen du, zuntz akrilikoak sortzen dituzten kate luzeko polimeroak sortzen dituena. Prozesu kimikoaren xehetasunak, hala nola tenperatura, atmosfera, ko-monomero eta katalizatzaile espezifikoak, jabedunak dira. Garbitu eta lehortu ondoren, hauts formako nitritoa disolbatzaile organiko batean disolbatzen da, hala nola dimetil sulfuroa (DMSO), dimetilazetamida (DMAC) edo dimetilformamida (DMF), edo disolbatzaile likido batean, hala nola 30. zenbaki atomikoa duen kloruroa eta rodamina gatzak. Disolbatzaile organikoek metal partikulen kutsadura saihesteko laguntzen dute, prozesuaren egonkortasun termiko aerofiloa kaltetu eta amaitutako zuntzaren errendimendu termikoa atzeratu baitezakete. Fase honetan, hautsaren eta disolbatzailearen esekidura edo aitzindari "estaldurak" almibarraren koherentzia du. Disolbatzailearen hautaketa eta, beraz, estalduraren gaiztakeriaren kontrol maila (iragazketa sakonaren bidez) ezinbestekoak dira zuntz eraketaren hurrengo faseen arrakastarako.
Biraketa
PAN zuntzak neurketa karratua biraketa heze izeneko metodo batekin eratzen dira. Estaldura prozesu organiko likidozko bainuontzi batean murgiltzen da eta balio handiko materialarekin egindako biraketa-makinetan zulo batetik ateratzen da. Pasabidea PAN zuntzaren harizpi kopuru beharretara egokitzen da (adibidez, 12K karbono zuntzeko 12.000 zulo). Nahiko lodi eta hauskorra den zuntz biraketa heze hau arrabola batetik eramaten da gehiegizko agentea kentzeko, eta ondoren lehortu eta luzatu egiten da PAN konposatuaren orientazioa mantentzeko. Kasu honetan, harizpien forma eta barne-sekzioa aukeratutako disolbatzaileak eta agenteak aurrekari-zuntzetan zenbateraino sartzen diren, aplikatutako tentsio-kopurua eta harizpien luzapen pertsonalizatua araberakoak dira. Azken hau fabrikatzaile bakoitzaren jabetzakoa da. Biraketa hezearen alternatiba bat leherketa lehorra/biraketa hezea izeneko nahasketa-metodo bat izan daiteke, zuntzen eta prozesu organikozko bainuontziaren arteko aire-tarte bertikal bat erabiltzen duena. Horrek PAN zuntz esferiko leun bat sortzen du, konpositearen barruko zuntz/matrize erretxina interfazea hobetzen duena. PAN aitzindari zuntzen eraketaren azken urratsa akabera-olioak erabiltzea da, harizpi likatsuak aglomeratzea saihesteko. PAN zuntz zuriak berriro lehortu eta bobina batean bildu egiten dira.

Oxidazioa eta karbonizazioa

Oxidazioa

Bobin hauek saskira kargatzen dira, eta ekoizpen luzeenean, oxidazio-fasean, PAN zuntzak labe espezifiko batzuen bidez elikatzen dira. Sukaldeko tresna nagusira sartu aurretik, PAN zuntzak hari edo xafla batean trinkotzen dira, irazki izenekoa. Ganberako tenperatura 392 °F (200 °C inguru) eta 572 °F (300 gradu Celsius) artekoa da.

Beroaren desaprobetxamendu iheskorra saihesteko (oxidazioan zehar kalkulatutako entalpia desaprobetxamendua, 2.000 kJ/kilogramoan kalkula daitekeena, tximiniaren benetako arriskua mugituz), sukaldeko tresnen fabrikatzaileek aire-fluxu mota desberdinak erabiltzen dituzte beroa xahutzen eta tenperatura kontrolatzen laguntzeko. Aurrekari kimiko jakin batek bultzatuta, oxidazio-denbora guztiz desberdina da, baina Littler-ek kalkulatzen du 24K-ko tolestura minutuko 43 oin/13 metroko abiaduran aldatzen dela hainbat oxidazio-labe dituen linea handi batean. Azkenik, PAN zuntz egonkortuek 500etik 65era bitarteko karbono molekulak dituzte, gainerakoa gasa izanik, 7 zenbaki atomikoa eta O nahasketa bat.
Karbonizazioa
Karbonizazioa atmosfera geldo (oxigenorik gabeko) batean gertatzen da, bereziki diseinatutako labe-serie batean, prozesuaren tenperatura pixkanaka handituz. Ur-masan eta ganbera bakoitzaren irteeran, hobekuntza-ganberak O sartzea eragozten du, sukaldeko tresnatik igarotzen den O molekula bakoitzak zuntz zati bat kentzen baitu. Horrek bero horretan sortutako karbonoaren galera saihestu dezake. O ezean, karbonorik gabeko molekulak soilik, konposatuak eta beste konposatu organiko lurrunkor batzuk (40 eta 80 ppm arteko mailan egonkortuta) eta partikulak (adibidez, partzialki metatutako zuntz-zatiak) kentzen dira eta sukaldeko tresnatik isurtzen dira ingurumen-kontrolatutako labe batean ondorengo tratamendurako. Karbonizazioa tenperatura-ganbera batean hasten da, zuntzak 700 °C-tik 700 °C-ra (1292 °F-ra) eta 1500 °C-ra (1472 °F-ra) eramaten ditu eta bero-ganbera batean amaitzen da 1.200 °C-tik 1.500 °C-ra (2192 °F-ra). 1500 °C). Ganbera kopurua karbono-zuntzaren barruan behar den moduluak zehazten du; modulu handiko eta neurrigabeko karbono-zuntzen prezio nahiko altua bero-labeak lortu behar duen iraupenaren eta tenperaturaren ondoriozkoa da neurri batean. Iraupena jabeduna den arren eta karbono-zuntz mota bakoitza guztiz desberdina den arren, oxidazio-iraupena ordutan kalkulatzen da, baina karbonizazio-tasa magnitude-ordena batean murrizten da minututan. Zuntza egoera aldatzen denean, pisua eta bolumena murrizten ditu, luzera %5etik %100era laburtzen du eta diametroa murrizten du. Izan ere, PAN aitzindariaren eta PAN karbono-zuntzaren arteko bihurketa-erlazio kuantitatiboa 2:1 ingurukoa da eta desplazamendu-ahalmena bi baino txikiagoa da — hau da, material askoz gutxiago sartzen da prozesuan. Metodologia honek aireko O molekulak konbinatzen ditu PAN zuntzekin tramankuluan eta konposatu-kateen gurutzaketa hasten du. Horrek zuntz-dentsitatea ~1,18 g / cc-tik 1,38 g / cc-ra igoko du.

Gainazaleko tratamendua eta neurria

Gainazaleko tratamendua eta neurria
Hurrengo urratsa ezinbestekoa da zuntzaren errendimendurako, eta aurrekariez gain, hornitzaile baten produktua lehiakideen produktuetatik bereizten du ondoen. Matrizearen konposatu organikoaren eta, beraz, karbono-zuntzen arteko atxikimendua ezinbestekoa da konposatua indartzeko; karbono-zuntza ekoizteko metodo osoan zehar, gainazaleko tratamendu bat egiten da atxikimendu hori areagotzeko.

Argitaratze data: 2018ko azaroaren 1a

Nola egin karbono-zuntza?

NOLA EGIN KARBONO ZUNTZA?

Polimerizazioa eta Hariketa

Oxidazioa eta karbonizazioa

Gainazaleko tratamendua eta neurria