Meriv çawa fîbera karbonê çêdike?

Fîbera karbonê, ku ji kombînasyonên materyalên ne wekhev (fîber û rezîn) pêk tê, guherbariya wan û ji ber vê yekê, şiyana wan a xwerûkirinê, ji bo xweşikbûna wan girîng e. Wekî şûna metalê, kompozîtên fîbera karbonê deh qat ji pola xurttir in. Hilberînerên fîbera karbonê hilberên ku dişibin hev lê ne yek in diafirînin. Fîbera karbonê di modula kişandinê (an hişkbûna ku wekî deformasyona li gorî zorê tê destnîşankirin) û berxwedana kişandinê, zext û westandinê de diguhere.

Fîbera karbonê ya li ser bingeha PAN îro di modulên nizm (kêmtir ji sî û du mîlyon lbf/in² an Msi), modulên asayî (33 heta sî û şeş Msi), modulên navîn (40 heta pêncî Msi), modulên bilind (50 heta heftê Msi) û modulên pir bilind (70 heta sed û çil Msi) de peyda dibe.
Bi gotineke herî hêsan, fîbera karbonê bi veguhestina fîbera pêşeng a organîk a asta hevkar di atmosfereke bêbandor a asta hevkar de di germahiyên ji 1800°F (982.22°C) bilindtir de tê çêkirin. Lêbelê, çêkirina fîbera karbonê dibe ku karsaziyek pêşkeftî be.

fîbera karbonê

Polîmerîzasyon û Zivirandin

Polîmerîzasyon

Ev pêvajo bi stokek pêkhateya kîmyewî ya ku wekî pêşgir tê binavkirin dest pê dike ku stûna molekulî ya wê fîber e. Îro, nêzîkî ji sedî sed ê fîbera karbonê ya ku tê çêkirin ji pêşgirên qumaş an jî yên li ser bingeha kêrê tê çêkirin, lêbelê piraniya wê ji polîakrîlonîtrîl (PAN) tê, ku ji nîtrîtê tê çêkirin, û nîtrît ji kîmyewiyên pîşesaziyê yên propan û amonyakê tê.

Bi gelemperî, formulasyona pêşgir bi pêkhateya nîtrîtê ya asta hevkar dest pê dike ku di reaktorekê de bi monomerek karbona akrîlîk a plastîkkirî û katalîzatorek wekî asîd, dîoksît, rûnê vîtriol an asîdê re tê tevlihev kirin. Têkelkirina domdar dihêle ku malzeme bi hev re werin tevlihev kirin, hevgirtin û paqijiyê misoger bikin, û di avahiya molekulî ya nîtrîtê de destpêkirina çêbûna radîkalên azad. Ev guhertin dibe sedema pêvajoyek kîmyewî, ku polîmerên zincîra dirêj çêdike ku fîberên akrîlîk çêdikin. Hûrguliyên pêvajoya kîmyewî, wekî germahî, atmosfer, monomer û katalîzatorên taybetî yên karbona akrîlîk, xwedan taybetmendiya çargoşeyî ne. Piştî şuştin û zuwakirinê, nîtrît di forma tozê de di çareserkera organîk a asta hevkar de wekî dim ethyl sulfide (DMSO), dimethylacetamide (DMAC) an dimethylformamide (DMF), an jî çareserkera şilek a asta hevkar, wekî klorîd û xwêyên rodamîn ên jimara atomî 30 tê çareser kirin. Çareserkerên organîk alîkar dikin ku ji qirêjiya perçeyên metal ên şop dûr bikevin, ku dibe ku zirarê bide aramiya germî ya aerofîl a pêvajoyê û performansa germî ya fîbera qedandî dereng bixe. Di vê qonaxê de, rawestandina toz û çareserker an "pêçandina" pêşgir di qalindahiya şerbetê de ye. Hilbijartina çareserker û ji ber vê yekê asta kontrolkirina zexmiya pêçanê (bi rêya parzûnkirina kûr) ji bo serkeftina qonaxa paşîn a çêbûna fîberê girîng e.
Zivirandin
Rîşên PAN bi rêbazek bi navê spinning şil têne çêkirin. Pêçandin di dema serşokek pêvajoya xwezayî ya şil de tê avêtin û di dema spinneretek ji hêja hatî çêkirin de di qulikek de tê derxistin. Derbasbûn li gorî celebê pêwîst ê fîlamentên fîbera PAN (mînak, 12,000 qulên fîbera karbonê ya 12K) tê hevber kirin. Ev fîbera şil a spinning a nisbeten stûr û şikestî ji bo rakirina madeya zêde di nav rollekê re tê kişandin, dûv re tê hişk kirin û tê dirêj kirin da ku rêwerziya pêkhateya PAN bidomîne. Li vir, şekil û xaçerêya navxweyî ya fîlamentan bi rêjeya ku çareserker û madeya bijartî di nav fîberên pêşîn de derbas dibe, mîqdara tansiyona ku tê sepandin, û dirêjkirina PC ya fîlamentan ve tê destnîşankirin. Ya paşîn milkê her hilberîner e. Alternatîfek ji bo spinning şil dikare rêbazek tevlihev be ku jê re dibêjin dry blasting/shil spinning, ku valahiyek hewayî ya vertîkal di navbera fîberan û serşokê de bikar tîne. Ev dibe sedema fîbereke PAN a sferîk a nerm ku têkiliya fîber/matrîks rosin di nav kompozîtê de xurt dike. Gava dawî di avakirina fîberên pêşeng ên PAN de karanîna rûnên qedandinê ye da ku pêşî li kombûna fîlamentên vîskoz were girtin. Fîberên PAN ên spî bi pîvana çargoşeyî dûv re careke din hişk dibin û li ser çîpekê têne pêçandin.
firna oksîdasyonê ya fîbera karbonê

Oksîdasyon û Karbonîzasyon

Oksîdasyon

Ev bobînên bi pîvana çargoşe têne barkirin nav selikê, û di qonaxa hilberînê ya herî dirêj, qonaxa oksîdasyonê de, têlên PAN bi rêya rêze firneyên taybetî têne xwarin. Berî ku bikevin nav amûra sereke ya metbexê, têlên PAN di nav pêçek an çarşefekê de cih digirin ku jê re warp tê gotin. Germahiya odeyê ji 392 °F (nêzîkî 200 °C) heta 572 °F (300 pileya Celsius) diguhere.

Ji bo dûrketina ji nehiştina germê ya revîn (nehiştina entalpiyê ya texmînkirî di dema oksîdasyonê de, ku li 2,000 kJ / kîlogram tê hesibandin, xetera rastîn a şewatê biguhezîne), çêkerên alavên metbexê şêwazên herikîna hewayê yên belav bikar tînin da ku alîkariya belavkirina germê û germahiya kontrolê bikin. Ji hêla kîmyewiyek pêşeng a taybetî ve tê rêvebirin, dema oksîdasyonê bi tevahî cûda ye, lê Littler texmîn dike ku kişandina 24K dê bi rêjeya nêzîkî çil û sê lingan di sêzdeh metreyan de di hûrdemê de li ser xêzek mezin bi gelek firneyên oksîdasyonê were guhertin. Di dawiyê de, fîberên PAN ên guherbar (stabîlkirî) ji pêncsedî heta şeşt û pêncî molekulên karbonê dihewînin, yên mayî gaz e, tevlîheviyek ji jimareya atomî 7 û O.
Karbonîzasyon
Karbonîzasyon di atmosfereke bê oksîjen (bê oksîjen) de di rêze firneyên bi taybetî hatine çêkirin de çêdibe, gav bi gav germahiya pêvajoyê zêde dike. Li laşê avê û derketina her odeyê, odeya başkirinê rê li ber ketina O2 digire ji ber ku her molekuleke O2 ku di nav amûrê metbexê re derbas dibe, hinekî ji fîberan radike. Ev dikare windabûna karbona ku di germahiyek wusa de çêdibe asteng bike. Di nebûna O2 de, tenê molekulên ne-karbon, tevî pêkhate û pêkhateyên organîk ên firar ên din (ku di pileya çil heta heştê ppm de stabîl bûne) û perçeyan (wekî perçeyên fîberê yên qismî hatine danîn) têne rakirin û ji amûrê metbexê ji bo piştî dermankirinê di firneyek bi kontrolkirina jîngehê de têne derxistin. Karbonîzasyon di odeyek germahiyê de dest pê dike, fîberan digihîne 1292 °F (nêzîkî 700 °C) heta 1472 °F (700 °C heta 800 °C) û di odeyek germahiyê de di 2192 °F (nêzîkî 1,200 °C) de heta 2732 °F (nêzîkî 1,500 °C) diqede. 1500°C). Hejmara odeyan li gorî modula pêwîst a di nav fîbera karbonê de tê destnîşankirin; bihaya nisbeten bilind a fîberên karbonê yên modula bilind û ne-navendî qismî ji ber domdarî û germahiya ku divê ji hêla firna germê ve were bidestxistin e. Her çend domdarî xwedan taybetmendî be û her pola fîbera karbonê bi tevahî cûda be jî, domdariya oksîdasyonê bi saetan tê hesibandin, lê rêjeya karbonîzasyonê bi rêzek mezinahî di deqîqeyan de kêm dibe. Dema ku fîber diguhere, giranî û qebareyê kêm dike, dirêjahî ji %5 heta %100 kurt dike, û diameterê kêm dike. Bi rastî, têkiliya hejmarî ya veguherînê ya pêşengê PAN bi fîbera karbonê ya PAN re nêzîkî 2:1 e û her weha kapasîteya veqetandinê ji du heb kêmtir e - ango, materyalek pir kêmtir dikeve pêvajoyê. Ev rêbaz molekulên O ji hewayê bi fîberên PAN di nav warpê de dike yek û girêdana zincîrên tevlihev dest pê dike. Ev ê dendika fîberê ji ~1.18 g / cc heya 1.38 g / cc zêde bike.
Karbonîzasyona fîbera karbonê

Dermankirin û pîvandina rûberê

Dermankirin û pîvandina rûberê
Gava din ji bo performansa fîberê girîng e, û ji bilî pêşmadeyan, ew çêtirîn hilbera dabînker ji hilbera reqîban cuda dike. Pêvedana di navbera pêkhateya organîk a matrîksê û ji ber vê yekê fîberên karbonê de ji bo xurtkirina kompozîtê girîng e; di tevahiya rêbaza hilberîna fîbera karbonê de, dermankirina rûvî tê kirin da ku ev pêvedan zêde bibe.

Hilberîner rêbazên dermankirinê yên bi tevahî cûda bikar tînin, lê teknîka standard ew e ku fîberan bi rêya kîmyaya hevkar an şaneya ku çareseriyê dihewîne, wekî dezenfektan an asîd, bikişînin. Ev materyal rûyê her fîlamentê çap dikin an diguherînin, ku dê firehiya gihîştî ji bo girêdana fîber/matrîksa rûyê zêde bike û komên kîmyewî yên reaktîf ên wekî asîdên karboksîl zêde bike. Dûv re, pêçek pir xwedan taybetmendiyê ya bi navê pîvanan bicîh bikin. Bi rêjeya 0,5% heta 5 ji giraniya fîbera karbonê, pîvan fîberên karbonê di nav pêvajoyê û pêvajoyê de (mînak, tevnkirin) di forma navîn a hevpar de, wekî qumaşek hişk û prepreg, diparêze. Mezinahî di heman demê de fîlamentên yekane jî digire da ku felqê kêm bike, kapasîteya pêvajoyê baştir bike û hêza birîna rûyê di navbera fîberan û pêkhateya organîk a matrîksê de zêde bike.

Dema Postê: 01 Mijdar-2018
Sohbeta Serhêl a WhatsAppê!