Ինչպե՞ս պատրաստել ածխածնային մանրաթել։

Ածխածնային մանրաթելը, որը կազմված է տարբեր նյութերի (մանրաթել և խեժ) համադրություններից, դրանց փոփոխականությունը և, հետևաբար, հարմարեցման հեշտությունը կենտրոնական դեր են խաղում դրանց հմայքում: Որպես մետաղի փոխարինող, ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտները ապահովում են պողպատի տասնապատիկ ամրությունը: Ածխածնային մանրաթել արտադրողները ստեղծում են նմանատիպ, բայց ոչ նույնական արտադրանք: Ածխածնային մանրաթելը տարբերվում է ձգման մոդուլով (կամ կոշտությամբ, որը որոշվում է որպես դեֆորմացիա լարվածության տակ) և ձգման, սեղմման և հոգնածության դիմադրությամբ:

Կապ մեզ հետ

PAN-ի վրա հիմնված ածխածնային մանրաթելն այսօր հասանելի է ցածր մոդուլով (երեսուներկու միլիոն lbf/in²-ից պակաս կամ Msi), սովորական մոդուլով (33-ից երեսունվեց Msi), միջին մոդուլով (40-ից հիսուն Msi), բարձր մոդուլով (50-ից յոթանասուն Msi) և գերբարձր մոդուլով (70-ից 140 Msi):
Պարզ ասած, ածխածնային մանրաթելը ստեղծվում է ասոցիատիվ աստիճանի օրգանական նախորդող մանրաթելի տեղափոխմամբ ասոցիատիվ աստիճանի իներտ մթնոլորտում՝ 1800°F (982.22°C)-ից բարձր ջերմաստիճաններում: Ածխածնային մանրաթելի արտադրությունը, սակայն, կարող է լինել առաջադեմ ձեռնարկություն:

Պոլիմերացում և պտտում

Պոլիմերացում

Գործընթացը սկսվում է քիմիական միացությունների հումքից, որը կոչվում է նախորդ, որի մոլեկուլային հիմքը մանրաթելն է։ Այսօր ստեղծված ածխածնային մանրաթելի մոտ 100 տոկոսը պատրաստված է կտորից կամ խեժի վրա հիմնված նախորդ նյութերից, սակայն դրա մեծ մասը ստացվում է պոլիակրիլոնիտրիլից (PAN), որը ստացվում է նիտրիտից, իսկ նիտրիտը ստացվում է արդյունաբերական քիմիական նյութերից՝ պրոպանից և ամոնիակից։

Սովորաբար, նախորդի բանաձևը սկսվում է ասոցիատիվ աստիճանի նիտրիլային միացությունից, որը ռեակտորում միացվում է պլաստիկացված ակրիլային մոնոմերի և թթվի, երկօքսիդի, վիտրիոլի յուղի կամ թթվի նման կատալիզատորի հետ: Անընդհատ խառնումը թույլ է տալիս բաղադրիչներին միանալ՝ ապահովելով կայունություն և մաքրություն, և սկսելով ազատ ռադիկալների առաջացումը նիտրիտի մոլեկուլային կառուցվածքում: Այս փոփոխությունը հանգեցնում է քիմիական գործընթացի, որը առաջացնում է երկար շղթայական պոլիմերներ, որոնք կազմում են ակրիլային մանրաթելերը: Քիմիական գործընթացի մանրամասները, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը, մթնոլորտը, որոշակի նիտրոլի մոնոմերները և կատալիզատորները, պատկանում են սեփականությանը: Լվացումից և չորացումից հետո փոշու տեսքով նիտրիտը լուծվում է ասոցիատիվ աստիճանի օրգանական լուծիչում, ինչպիսիք են դիմէթիլ սուլֆիդը (DMSO), դիմեթիլացետամիդը (DMAC) կամ դիմեթիլֆորմամիդը (DMF), կամ ասոցիատիվ աստիճանի հեղուկ լուծիչում, ինչպիսիք են ատոմային համար 30 քլորիդը և ռոդամինի աղերը: Օրգանական լուծիչները նպաստում են մետաղական մասնիկների հետքերի աղտոտմանը, որոնք կարող են վնասել գործընթացի ջերմային աերոֆիլ կայունությունը և հետաձգել պատրաստի մանրաթելի ջերմային կատարողականությունը: Այս փուլում փոշին և լուծիչը կամ նախորդի «ծածկույթը» համապատասխանում են օշարակի կայունությանը: Լուծիչի ընտրությունը և, հետևաբար, ծածկույթի կոշտության կառավարման աստիճանը (խորը ֆիլտրացիայի միջոցով) կենսական նշանակություն ունեն մանրաթելի ձևավորման հաջորդ փուլի հաջողության համար։
Պտտում
PAN մանրաթելերը քառակուսի չափի են՝ ձևավորված թաց մանման կոչվող մեթոդով: Ծածկույթը ընկղմվում է հեղուկ բնական մշակման լոգարանի մեջ և արտամղվում է արժեքավոր նյութից պատրաստված պտտվող ցանցի անցքի միջով: Անցումը համապատասխանում է PAN մանրաթելի թելիկների անհրաժեշտ քանակին (օրինակ՝ 12K ածխածնային մանրաթելի 12,000 անցք): Այս համեմատաբար հաստ և փխրուն թաց մանված մանրաթելը քաշվում է գլանակի միջով՝ ավելորդ նյութը հեռացնելու համար, այնուհետև չորացվում և ձգվում է՝ PAN միացության կողմնորոշումը շարունակելու համար: Այստեղ թելիկների ձևը և ներքին լայնական հատույթը որոշվում են ընտրված լուծիչի և նյութի նախորդող մանրաթելերի մեջ թափանցելու աստիճանով, կիրառվող լարվածության քանակով և թելիկների PC երկարացմամբ: Վերջինս յուրաքանչյուր արտադրողի սեփականությունն է: Թաց մանման այլընտրանք կարող է լինել չոր պայթեցման/թաց մանման կոչվող խառը մեթոդը, որն օգտագործում է ուղղահայաց օդային բացվածք մանրաթելերի և բնական մշակման լոգարանի միջև: Սա հանգեցնում է հարթ գնդաձև PAN մանրաթելի ստացմանը, որը բարելավում է մանրաթել/մատրիցա ռոզին միջերեսը կոմպոզիտի ներսում: PAN նախորդող մանրաթելերի ձևավորման վերջին քայլը վերջնական յուղերի օգտագործումն է՝ մածուցիկ թելիկների ագլոմերացիան կանխելու համար: Սպիտակ PAN մանրաթելերը քառակուսի չափերով են չափվում, այնուհետև կրկին չորանում և փաթաթվում կծիկի վրա:

Օքսիդացում և ածխացում

Օքսիդացում

Այս քառակուսի չափի կոճերը բեռնվում են զամբյուղի մեջ, և ամենաերկար արտադրության՝ օքսիդացման փուլում, PAN մանրաթելերը մատակարարվում են մի շարք հատուկ վառարաններով: Նախքան խոհանոցային հիմնական սարքավորում մտնելը, PAN մանրաթելերը փաթաթվում են՝ վերածվելով թելի կամ թերթի, որը կոչվում է հենք: Խցիկի ջերմաստիճանը տատանվում է 392 °F (մոտ 200 °C)-ից մինչև 572 °F (300 °C):

Ջերմության անկանոն ապակապումից խուսափելու համար (օքսիդացման ընթացքում գնահատված էնթալպիայի ապակապումը, որը կարելի է հաշվարկել 2000 կՋ/կիլոգրամ, իրական հրդեհային վտանգի դեպքում), խոհանոցային սարքավորումների արտադրողները օգտագործում են օդի հոսքի տարբեր ոճեր՝ ջերմությունը և ջերմաստիճանը ցրելուն նպաստելու համար: Հատուկ նախորդող քիմիական նյութի ազդեցությամբ օքսիդացման ժամանակը բոլորովին այլ է, սակայն Լիթլերը գնահատում է, որ 24K քաշը կփոխվի մոտ քառասուներեք ոտնաչափ/տասներեք մետր/րոպե արագությամբ՝ բազմաթիվ օքսիդացման վառարաններով մեծ գծի վրա: Վերջապես, փոփոխված (կայունացված) PAN մանրաթելերը պարունակում են մոտ հինգ հարյուրերորդից մինչև վաթսունհինգերորդ ածխածնի մոլեկուլներ, որոնց մնացած մասը գազ է՝ 7 և O ատոմային համարի խառնուրդ:
Ածխածնացում
Ածխածնացումը տեղի է ունենում իներտ (թթվածնազուրկ) մթնոլորտում՝ հատուկ նախագծված վառարանների շարքում, քայլ առ քայլ բարձրացնելով գործընթացի ջերմաստիճանը: Ջրի մակերեսին և յուրաքանչյուր խցիկի ելքում մշակման խցիկը կանխում է O ներթափանցումը, քանի որ խոհանոցային սարքի միջով անցնող յուրաքանչյուր O մոլեկուլ հեռացնում է մանրաթելերի մի մասը: Սա կարող է կանխել նման ջերմության ժամանակ առաջացող ածխածնի կորուստը: O-ի բացակայության դեպքում միայն ոչ ածխածնային մոլեկուլները, ներառյալ միացությունները և այլ ցնդող օրգանական միացությունները (կայունացված 40-ից 80 ppm ջերմաստիճանում) և մասնիկները (օրինակ՝ մասամբ նստեցված մանրաթելային բեկորները) հեռացվում են և խոհանոցային սարքից դուրս են մղվում՝ էկոլոգիապես մաքուր վառարանում հետագա մշակման համար: Ածխածնացումը սկսվում է ջերմաստիճանային խցիկում, մանրաթելերը տեղափոխում է մոտ 700 °C-ից մինչև 700 °C և ավարտվում է մոտ 1200 °C-ից մինչև 1500 °C ջերմաստիճանում գտնվող ջերմային խցիկում: 1500°C): Խցիկների քանակը որոշվում է ածխածնային մանրաթելի մեջ անհրաժեշտ մոդուլով. բարձր և չափազանց բարձր մոդուլ ունեցող ածխածնային մանրաթելերի համեմատաբար բարձր գինը մասամբ պայմանավորված է ջերմային վառարանի կողմից ապահովվող կայունությամբ և ջերմաստիճանով: Չնայած կայունությունը սեփականաշնորհված է, և ածխածնային մանրաթելի յուրաքանչյուր տեսակ տարբեր է, օքսիդացման կայունությունը հաշվարկվում է ժամերով, սակայն ածխածնացման արագությունը կրճատվում է մեծության կարգով՝ րոպեներով: Երբ մանրաթելը փոխում է վիճակը, այն նվազեցնում է քաշը և ծավալը, կրճատում է երկարությունը 5-ից 100%-ով և փոքրացնում տրամագիծը: Փաստորեն, PAN նախորդի և PAN ածխածնային մանրաթելի փոխակերպման քանակական հարաբերակցությունը մոտ 2:1 է, և տեղաշարժի ունակությունը ավելի փոքր է, քան երկուսի դեպքում՝ այսինքն՝ մեթոդ է մտնում շատ ավելի քիչ նյութ: Այս մեթոդաբանությունը համատեղում է օդից O մոլեկուլները PAN մանրաթելերի հետ հենքի մեջ և սկսում է միացությունների շղթաների խաչաձև կապը: Սա կբարձրացնի մանրաթելի խտությունը մոտ 1.18 գ/սմ3-ից մինչև 1.38 գ/սմ3:

Մակերեսային մշակում և չափերի որոշում

Մակերեսային մշակում և չափերի որոշում
Հաջորդ քայլը կարևոր է մանրաթելի աշխատանքի համար, և նախորդներից բացի, այն լավագույնս տարբերակում է մեկ մատակարարի արտադրանքը մրցակիցների արտադրանքից: Մատրիցային օրգանական միացության և, հետևաբար, ածխածնային մանրաթելերի միջև կպչունությունը կարևոր է կոմպոզիտը ամրացնելու համար. ածխածնային մանրաթել արտադրելու ողջ գործընթացի ընթացքում մակերեսային մշակում է իրականացվում այս կպչունությունը բարձրացնելու համար:

Հրապարակման ժամանակը. Նոյեմբեր-01-2018