KIF TAGĦMEL FIBRA TAL-KARBONJU?

Il-fibra tal-karbonju, magħmula minn taħlitiet ta’ materjali differenti (fibra u reżina), il-varjabbiltà tagħhom, u għalhekk, il-kapaċità li jiġu personalizzati, huma ċentrali għall-attrazzjoni tagħhom. Bħala sostitut tal-metall, il-kompożiti tal-fibra tal-karbonju jipprovdu għaxar darbiet is-saħħa tal-azzar. Il-produtturi tal-fibra tal-karbonju joħolqu prodott li huwa simili iżda mhux identiku. Il-fibra tal-karbonju tvarja fil-modulu tat-tensjoni (jew ebusija determinata bħala deformazzjoni taħt tensjoni) u s-saħħa tat-tensjoni, tal-kompressjoni u tal-għeja.

Ikkuntattjana

Il-fibra tal-karbonju bbażata fuq il-PAN hija disponibbli llum il-ġurnata f'modulu baxx (inqas minn tnejn u tletin miljun lbf/in² jew Msi), modulu standard (33 sa 36 Msi), modulu intermedju (40 sa 50 Msi), modulu għoli (50 sa 70 Msi) u modulu ultra-għoli (70 sa 140 Msi).
Fl-aktar mod sempliċi, il-fibra tal-karbonju tinħoloq billi titqiegħed fibra prekursur organika ta' grad assoċjat f'atmosfera inerti f'temperaturi ogħla minn 1800°F (982.22°C). Il-manifattura tal-fibra tal-karbonju, madankollu, tista' tkun intrapriża avvanzata.

Polimerizzazzjoni u Għażil

Polimerizzazzjoni

Il-proċess jibda b'materja prima komposta kimika msejħa prekursur li għandha l-bażi molekulari tal-fibra. Illum, madwar 100 fil-mija tal-fibra tal-karbonju maħluqa hija magħmula minn prekursuri bbażati fuq id-drapp jew il-qatran, iżda l-biċċa l-kbira minnha ġejja mill-poliakrilonitril (PAN), manifatturat min-nitrit, u n-nitrit ġej mill-kimiċi industrijali propan u ammonja.

Tipikament, il-formulazzjoni tal-prekursur tibda b'kompost tan-nitril ta' grad assoċjat li jiġi kkombinat f'reattur stess ma' monomeru akriliku plastifikat u katalist bħal aċidu, dijossidu, żejt tal-vitriol jew aċidu. It-taħlit kontinwu jippermetti li l-ingredjenti jingħaqdu, u b'hekk tiġi żgurata konsistenza u purità, u tinbeda l-formazzjoni ta' radikali ħielsa fl-istruttura molekulari tan-nitrit. Din il-modifika tirriżulta fi proċess kimiku, li jipproduċi polimeri b'katina twila li jiffurmaw fibri akriliċi. Dettalji tal-proċess kimiku, bħat-temperatura, l-atmosfera, monomeri u katalisti speċifiċi, huma proprjetarji. Wara l-ħasil u t-tnixxif, in-nitrit fil-forma ta' trab jiġi maħlul f'solvent organiku bħal dimethyl ethyl sulfide (DMSO), dimethylacetamide (DMAC) jew dimethylformamide (DMF), jew solvent likwidu, bħal klorur numru atomiku 30 u melħ tar-rodamina. Is-solventi organiċi jgħinu biex tiġi evitata l-kontaminazzjoni ta' traċċi ta' partiċelli tal-metall, li jistgħu jagħmlu ħsara lill-istabbiltà aerofila termali tal-proċess u jdewmu l-prestazzjoni termali tal-fibra lesta. F'dan l-istadju, is-sospensjoni tat-trab u s-solvent jew il-"kisi" tal-prekursur hija l-konsistenza tal-ġulepp. L-għażla tas-solvent u għalhekk il-grad ta' kontroll tal-vizzjużità tal-kisi (permezz ta' filtrazzjoni fil-fond) huma vitali għas-suċċess tal-istadji suċċessivi tal-formazzjoni tal-fibra.
Għażil
Il-fibri PAN huma ffurmati b'metodu msejjaħ għażil imxarrab. Il-kisi huwa mgħaddas f'banju tal-proċess organiku likwidu u estruż minn ġo toqba f'spinning manifatturat minn fibra prezzjuża. Il-passaġġ huwa mqabbel man-numru meħtieġ ta' filamenti tal-fibra PAN (eż., 12,000 toqba ta' fibra tal-karbonju 12K). Din il-fibra minsuġa mxarrba relattivament ħoxna u fraġli tinġibed minn romblu biex teħles mill-aġent żejjed, imbagħad titnixxef u tiġġebbed biex tkompli l-orjentazzjoni tal-kompost PAN. Hawnhekk, il-forma u s-sezzjoni trasversali interna tal-filamenti huma ddeterminati mill-punt sa fejn is-solvent u l-aġent magħżul jippenetraw il-fibri prekursuri, l-ammont ta' tensjoni applikata, u t-titwil tal-filamenti. Dan tal-aħħar huwa proprjetarju ta' kull produttur. Alternattiva għall-għażil imxarrab tista' tkun metodu ta' taħlita msejjaħ blasting niexef/għażil imxarrab, li juża vojt vertikali fl-arja bejn il-fibri u l-banju tal-proċess organiku. Dan iwassal għal fibra PAN sferika u lixxa li ttejjeb l-interfaċċja bejn il-fibra u r-rożina tal-matriċi fil-kompożit. L-aħħar pass fil-formazzjoni tal-fibri prekursuri tal-PAN huwa l-użu ta' żjut tal-irfinar biex jipprevjenu l-filamenti viskużi milli jingħaqdu. Il-fibri bojod tal-PAN imbagħad jerġgħu jitnixxfu u jitkebbeb fuq rukkell.

Ossidazzjoni u Karbonizzazzjoni

Ossidazzjoni

Dawn il-bobini jitgħabbew fil-basket, u fl-itwal stadju ta' produzzjoni, l-istadju ta' ossidazzjoni, il-fibri PAN jgħaddu minn serje ta' fran apposta. Qabel ma jidħlu fl-apparat ewlieni tal-kċina, il-fibri PAN jingħaqdu f'wajer jew folja msejħa medd. It-temperatura tal-kamra tvarja minn 392 °F (madwar 200 °C) sa 572 °F (300 grad Celsius).

Biex jiġi evitat it-telf ta' sħana li joħroġ (telf ta' entalpija stmat matul l-ossidazzjoni, kalkulabbli għal 2,000 kJ / kilogramma, jiġifieri l-periklu reali tan-nar), dawk li jagħmlu l-apparat tal-kċina jużaw firxa ta' stili ta' fluss ta' arja biex jgħinu jxerrdu s-sħana u jikkontrollaw it-temperatura. Immexxi minn kimika prekursur partikolari, il-ħin ta' ossidazzjoni huwa differenti, iżda Littler jistma li t-toqba ta' 24K tinbidel b'rata ta' madwar 43 pied kull 13-il metru kull minuta fuq linja kbira b'diversi fran ta' ossidazzjoni. Fl-aħħarnett, il-fibri PAN alternattivi (stabbilizzati) fihom minn madwar 500 sa madwar 65 molekula tal-karbonju bil-bqija jkun gass, taħlita ta' numru atomiku 7 u O.
Karbonizzazzjoni
Il-karbonizzazzjoni sseħħ f'atmosfera inerti (mingħajr ossiġnu) f'sensiela ta' fran iddisinjati apposta, li jżidu t-temperatura tal-proċess gradwalment. Fil-ġisem tal-ilma u l-ħruġ ta' kull kamra, il-kamra tat-titjib tipprevjeni l-intrużjoni tal-O2 peress li kull molekula tal-O2 li tgħaddi mill-apparat tal-kċina tneħħi ftit mill-fibri. Dan jista' jipprevjeni t-telf tal-karbonju ġġenerat f'dik is-sħana. Fin-nuqqas tal-O2, molekuli mhux tal-karbonju biss, inklużi komposti u komposti organiċi volatili oħra (stabilizzati f'livell ta' 40 sa 80 ppm) u partikuli (bħal frammenti ta' fibra parzjalment depożitati) jitneħħew u jiġu skarikati mill-apparat tal-kċina għal trattament ta' wara f'forn ikkontrollat ambjentalment. Il-karbonizzazzjoni tibda f'kamra tat-temperatura, tittrasferixxi l-fibri għal 1292 °F (madwar 700 °C) sa 1472 °F (700 °C sa 800 °C) u tintemm f'kamra tas-sħana f'2192 °F (madwar 1,200 °C) sa 2732 °F (madwar 1,500 °C). 1500 °C). In-numru ta' kmamar huwa deċiż mill-modulu meħtieġ fil-fibra tal-karbonju; il-prezz relattivament għoli tal-fibri tal-karbonju b'modulu għoli u immoderat huwa parzjalment dovut għall-persistenza u t-temperatura li trid tintlaħaq mill-forn tas-sħana. Għalkemm il-persistenza hija proprjetarja u kull grad ta' fibra tal-karbonju huwa kompletament differenti, il-persistenza tal-ossidazzjoni hija kkalkulata f'sigħat, madankollu r-rata ta' karbonizzazzjoni titnaqqas b'ordni ta' kobor f'minuti. Ladarba l-fibra tinbidel fl-istat, tnaqqas il-piż u l-volum, tqassar it-tul b'ħamsa sa 100%, u tnaqqas id-dijametru. Fil-fatt, ir-relazzjoni kwantitattiva tal-konverżjoni tal-prekursur PAN għall-fibra tal-karbonju PAN hija ta' madwar 2:1 u l-abbiltà ta' spostament hija iżgħar minn tnejn - jiġifieri, ħafna inqas materjal jidħol fil-proċess. Din il-metodoloġija tgħaqqad molekuli O mill-arja mal-fibri PAN fil-medd u tibda r-rabta inkroċjata tal-katini komposti. Dan iżid id-densità tal-fibra minn ~1.18 g / cc sa 1.38 g / cc.

Trattament tal-wiċċ u daqs

Trattament tal-wiċċ u daqs
Il-pass li jmiss huwa essenzjali għall-prestazzjoni tal-fibra, u minbarra l-prekursuri, huwa l-aħjar mod kif jiddistingwi l-prodott ta' fornitur wieħed mill-prodott tal-kompetituri. L-adeżjoni bejn il-kompost organiku tal-matriċi u għalhekk il-fibri tal-karbonju hija essenzjali għat-tisħiħ tal-kompost; matul il-metodu tal-produzzjoni tal-fibra tal-karbonju, isir trattament tal-wiċċ biex tingħata spinta lil din l-adeżjoni.

Ħin tal-posta: 1 ta' Novembru 2018

Kif tagħmel fibra tal-karbonju?

KIF TAGĦMEL FIBRA TAL-KARBONJU?

Polimerizzazzjoni u Għażil

Ossidazzjoni u Karbonizzazzjoni

Trattament tal-wiċċ u daqs