HOE MEITSJE JO KOALSTOFFEZEL?

Koalstofvezel, gearstald út kombinaasjes fan ferskillende materialen (fezel en hars), harren fariabiliteit, en dus oanpasberens, steane sintraal yn harren sjarme. As metaalferfanger biede koalstofvezelkompositen tsien kear de sterkte fan stiel. Produsinten fan koalstofvezel meitsje produkten dy't ferlykber binne, mar net identyk. Koalstofvezel ferskilt yn trekmodulus (of styfheid bepaald as deformaasje ûnder spanning) en trek-, kompresje- en wurgenssterkte.

Kontakt mei ús opnimme

PAN-basearre koalstofvezel is tsjintwurdich te krijen yn lege modulus (minder as 32 miljoen lbf/in² of Msi), standert modulus (33 oant 36 Msi), tuskenlizzende modulus (40 oant 50 Msi), hege modulus (50 oant 70 Msi) en ultrahege modulus (70 oant 140 Msi).
Yn ienfâldichste termen wurdt koalstofvezel makke troch it ferskowen fan organyske foargongervezels fan assosjearre graad yn inerte sfear by temperatueren heger as 1800 °F (982.22 °C). De produksje fan koalstofvezels kin lykwols in avansearre ûndernimming wêze.

Polymerisaasje en spinnen

Polymerisaasje

It proses begjint mei in gemyske gearstalling dy't in foargonger neamd wurdt en de molekulêre rêchbonke fan 'e fezels hat. Tsjintwurdich wurdt sawat 100 prosint fan 'e produsearre koalstofvezel makke fan stof- of pikbasearre foargongers, mar it measte dêrfan komt fan polyacrylonitril (PAN), makke fan nitrit, en nitrit komt fan 'e yndustriële gemikaliën propaan en ammoniak.

Typysk begjint de foargongerformulering mei in nitrilferbining fan assosjearre graad dy't yn in reaktor kombinearre wurdt mei in plastifisearre acryl-ko-monomeer en in katalysator lykas soer, diokside, oalje fan vitriol of soer. Troch trochgeande minging kinne de yngrediïnten kombinearje, wêrtroch't in bepaalde konsistinsje en suverens ûntstiet, en de foarming fan frije radikalen yn 'e molekulêre struktuer fan nitrit begjint. Dizze modifikaasje resulteart yn in gemysk proses, dat lange ketenpolymeren produseart dy't acrylvezels foarmje. Details fan it gemyske proses, lykas temperatuer, sfear, spesifike ko-monomeren en katalysatoren, binne proprietêr. Nei it waskjen en droegjen wurdt it nitrit yn poeierfoarm oplost yn in organysk oplosmiddel fan assosjearre graad lykas dimethylsulfide (DMSO), dimethylacetamide (DMAC) of dimethylformamide (DMF), of in floeiber oplosmiddel fan assosjearre graad, lykas chloride mei atoomnûmer 30 en rhodaminesâlt. Organyske oplosmiddels helpe om spoarmetaalpartikelfersmoarging te foarkommen, wat de termyske aerofile stabiliteit fan it proses kin skea dwaan en de waarmteprestaasjes fan 'e ôfmakke fezels kin fertrage. Yn dit stadium is de poeier- en oplosmiddelsuspensje of foargonger "coating" de konsistinsje fan 'e siroop. De seleksje fan oplosmiddel en dêrom de mjitte fan kontrôle fan 'e kwetsberens fan' e coating (troch djipgeande filtraasje) is essensjeel foar it sukses fan 'e folgjende faze fan fezelfoarming.
Spinnen
PAN-fezels wurde foarme troch in metoade dy't wiet spinnen neamd wurdt. De coating wurdt ûnderdompele yn in floeibere natuerlike prosesbad en troch in gat yn in spindop makke fan weardefol materiaal ekstrudearre. De passaazje wurdt oanpast oan it fereaske oantal filamenten fan 'e PAN-fezel (bygelyks 12.000 gatten fan 12K koalstofvezel). Dizze relatyf dikke en brosse wiet spûne fezel wurdt troch in roller lutsen om oerstallige agint te ferwiderjen, dan droege en útrekt om de oriïntaasje fan 'e PAN-ferbining troch te setten. Hjir wurde de foarm en ynterne dwerstrochsneed fan 'e filamenten bepaald troch de mjitte wêryn't it keazen oplosmiddel en agint de foargongervezels penetrearje, de hoemannichte spanning dy't tapast wurdt, en de pc-ferlinging fan 'e filamenten. Dat lêste is eigendom fan elke fabrikant. In alternatyf foar wiet spinnen kin in mingde metoade wêze dy't droech blasting/wiet spinnen neamd wurdt, dy't in fertikale loftspleet brûkt tusken de fezels en it natuerlike prosesbad. Dit liedt ta in slanke sferyske PAN-fezel dy't de fezel/matrix-hars-ynterface binnen de gearstalde ferbetteret. De lêste stap yn 'e foarming fan PAN-foargongerfezels is it brûken fan ôfwurkjende oaljes om te foarkommen dat viskeuze filamenten agglomerearje. De wite PAN-fezels wurde dan nochris droege en op in spoel wûn.

Oksidaasje en karbonisaasje

Oksidaasje

Dizze bobbins wurde yn 'e koer laden, en binnen de langste produksje-, oksidaasjefaze, wurde PAN-vezels troch in searje tawijde ovens fiede. Foardat se it primêre keukenapparaat yngeane, wurde de PAN-vezels sêft makke ta in tou of plaat dy't in warp neamd wurdt. De keamertemperatuer farieart fan 392 °F (sawat 200 °C) oant 572 °F (300 graden Celsius).

Om ûnferwachte waarmte-ûntspanning te foarkommen (skatte entalpy-ûntspanning tidens oksidaasje, berekkene op 2.000 kJ / kilogram, beweecht it echte fjoerrisiko), brûke keukenapparatuermakkers in fersprieding fan stream fan lofttypen om waarmte te fersprieden en temperatuer te behearskjen. Oandreaun troch in spesifike foargongergemyske stof is de oksidaasjetiid folslein oars, mar Littler skat dat de 24K-tow sil wurde feroare mei in snelheid fan sawat 43 foet per 13 meter per minuut op in grutte line mei meardere oksidaasjeovens. Uteinlik befetsje de alternatyf (stabilisearre) PAN-vezels fan sawat 500ste oant sawat 65ste koalstofmolekulen, wêrby't de rest gas is, in miks fan atoomnûmer 7 en O.
Karbonisaasje
Karbonisaasje bart tidens in inerte (soerstoffrije) sfear yn in searje spesjaal ûntworpen ovens, wêrby't de prosestemperatuer stap foar stap ferhege wurdt. By it wetterlichem en de útgong fan elke keamer foarkomt de ferbetteringskeamer O2-yntrúzje, om't elk O2-molekule dat troch it keukenapparaat giet in bytsje fan 'e fezels fuorthellet. Dit kin it ferlies fan koalstof foarkomme dat by sa'n waarmte ûntstiet. Yn 'e ôfwêzigens fan O2 wurde allinich net-koalstofmolekulen, tegearre mei ferbiningen en oare flechtige organyske ferbiningen (stabilisearre op in nivo fan fjirtich oant tachtich ppm) en dieltsjes (lykas foar in part ôfsette fezelfragmenten) fuorthelle en út it keukenapparaat ôffierd foar neibehanneling yn in miljeu-kontroleare oven. Karbonisaasje begjint yn in temperatuerkeamer, bringt de fezels oer nei 1292 °F (ca. 700 °C) oant 1472 °F (700 °C oant 800 °C) en einiget yn in waarmtekeamer by 2192 °F (ca. 1.200 °C) oant 2732 °F (ca. 1.500 °C). 1500 °C). It oantal keamers wurdt bepaald troch de modulus dy't nedich is binnen de koalstofvezel; de relatyf hege priis fan 'e hege en ûnmatige hege modulus koalstofvezels is foar in part te tankjen oan 'e kontinuïteit en temperatuer dy't berikt wurde moat troch de waarmte-oven. Hoewol de kontinuïteit proprietêr is en elke koalstofvezelklasse folslein oars is, wurdt de oksidaasjekontinuïteit berekkene yn oeren, mar de karbonisaasjesnelheid wurdt mei in oarder fan grutte yn minuten fermindere. Sadree't de fezels fan steat feroarje, ferminderet it gewicht en folume, ferkoartet de lingte mei fiif oant 100%, en ferminderet de diameter. Eins is de kwantitative konverzjeferhâlding fan 'e PAN-foargonger ta de PAN-koalstofvezel sawat 2:1 en is de ferpleatsingskapasiteit in lytser bedrach as twa - dat is, folle minder materiaal komt yn it proses. Dizze metoade kombinearret O2-molekulen út 'e loft mei PAN-vezels yn 'e warp en inisjearret crosslinking fan 'e ferbiningsketen. Dit sil de fezeltichtens ferheegje fan ~1,18 g / cc oant 1,38 g / cc.

Oerflakbehanneling en grutte

Oerflakbehanneling en grutte
De folgjende stap is essensjeel foar de prestaasjes fan 'e fezels, en neist de foargongers ûnderskiedt it it bêste it produkt fan ien leveransier fan it produkt fan konkurrinten. De adhesion tusken de organyske ferbining fan 'e matrix en dêrom de koalstofvezels is essensjeel foar it fersterkjen fan 'e komposit; tidens it produksjeproses fan koalstofvezels wurdt in oerflakbehanneling útfierd om dizze adhesion te ferbetterjen.

Pleatsingstiid: 1 novimber 2018

Hoe meitsje koalstoffiber?

HOE MEITSJE JO KOALSTOFFEZEL?

Polymerisaasje en spinnen

Oksidaasje en karbonisaasje

Oerflakbehanneling en grutte