English

Jinsi ya kufanya fiber kaboni?

JINSI YA KUTENGENEZA CARBON FIBBER?

Fiber ya kaboni, inayojumuisha mchanganyiko wa si kama nyenzo (nyuzi na resini), tofauti zao, na hivyo, ufaafu, kipimo cha mraba katikati ya haiba yao. Kama uingizwaji wa chuma, misombo ya nyuzi za kaboni hutoa nguvu mara kumi ya chuma. Wazalishaji wa nyuzi za kaboni huunda bidhaa yenye kipimo cha mraba sawa lakini si sawa. Nyuzi za kaboni hutofautiana katika moduli ya mkazo (au ugumu unaoamuliwa kama deformation chini ya mkazo) na mkazo, mgandamizo na nguvu ya uchovu.

Wasiliana Nasi

Nyuzi kaboni zenye msingi wa PAN zinapatikana siku hizi kwa moduli ya chini (chini ya milioni thelathini na mbili lbf/in² au Msi), moduli ya kimila (Msi 33 hadi thelathini na sita), moduli ya kati (Msi 40 hadi hamsini), moduli ya juu (Msi 50 hadi sabini) na moduli ya juu kwa mia (70 hadi 1).
Kwa maneno rahisi zaidi, nyuzinyuzi za kaboni huundwa kwa kuhama kwa nyuzinyuzi ya shahada-shirikishi ya kitangulizi katika angahewa ajizi ya digrii shirikishi katika halijoto ya juu kuliko 1800°F (982.22 °C). Utengenezaji wa nyuzi za kaboni, hata hivyo, inaweza kuwa biashara ya juu.

fiber kaboni

Upolimishaji na kusokota

Upolimishaji

Mchakato huanza na hisa ya malisho ya kiwanja cha kemikali inayojulikana kama kitangulizi ambacho kina uti wa mgongo wa molekuli ya nyuzi. Leo, takriban asilimia 100 ya nyuzinyuzi za kaboni zinazoundwa hutengenezwa kwa vitambaa au vitangulizi vya lami, hata hivyo nyingi hutoka kwa polyacrylonitrile (PAN), iliyotengenezwa kutoka kwa nitriti, na nitriti hutoka kwa kemikali za viwandani za propane na amonia.

Soma Zaidi
Kwa kawaida, uundaji wa kitangulizi huanza na kiwanja cha shahada shirikishi cha nit rile ambacho huunganishwa katika kinu cha akriliki na kichocheo kama vile asidi, dioksidi, mafuta ya vitriol au asidi. Kuchanganya kwa kuendelea huruhusu viungo kuchanganyika, kufanya uthabiti na usafi fulani, na kuanzisha uundaji wa itikadi kali za bure ndani ya muundo wa molekuli ya nitriti. Marekebisho haya husababisha mchakato wa kemikali, ambao huzalisha polima za mnyororo mrefu ambazo zina aina ya nyuzi za akriliki. Maelezo ya mchakato wa kemikali, kama vile halijoto, angahewa, vichochezi maalum vya umiliki, kipimo cha mraba. Baada ya kufulia na kukaushwa, nitriti katika aina ya poda huyeyushwa katika kiwango shirikishi cha kutengenezea kikaboni kama vile dim ethyl sulfidi (DMSO), dimethylacetamide (DMAC) au dimethylformamide (DMF), au kiyeyusho cha kioevu cha digrii shirikishi, kama nambari ya atomiki ya kloridi 30 na chumvi ya rhodamine. Vimumunyisho vya kikaboni hurahisisha kuzuia ufuatiliaji wa uchafuzi wa chembe za chuma, ambao unaweza kudhuru uthabiti wa njia ya aerophilous na kuchelewesha utendaji wa joto wa nyuzi iliyokamilishwa. Katika hatua hii, kusimamishwa kwa poda na kutengenezea au "mipako" ya mtangulizi ni kwamba msimamo wa syrup. uteuzi wa kutengenezea na hivyo shahada ya usimamizi wa ubaya wa mipako (kupitia katika kina filtration) kipimo mraba muhimu kwa mafanikio ya hatua mfululizo wa malezi nyuzi.
Inazunguka
PAN fibers square kipimo kilichoundwa kwa njia inayoitwa wet spinning. Mipako hutiwa maji wakati wa bafu ya mchakato wa asili wa kioevu na kutolewa kupitia shimo wakati wa spinneret iliyotengenezwa kutoka kwa thamani. Njia hiyo inalinganishwa na aina zinazohitajika za nyuzinyuzi za PAN (kwa mfano, mashimo 12,000 ya nyuzi 12K za kaboni). Nyuzi hii yenye unyevunyevu nene na brittle inayosokota huchorwa kupitia roli ili kuondoa wakala wa ziada, kisha kukaushwa na kunyooshwa ili kuendelea na mwelekeo wa kiwanja cha PAN. Hapa, fomu na sehemu ya ndani ya sehemu ya ndani ya kipimo cha mraba cha filaments imedhamiriwa na kiwango ambacho kutengenezea na wakala waliochaguliwa hupenya nyuzi za mtangulizi, wingi wa mvutano unaotumiwa, na pia urefu wa pc wa filaments. Mwisho ni wa kila mzalishaji. Njia mbadala ya kusokota kwa unyevu inaweza kuwa mbinu mchanganyiko inayoitwa ulipuaji mkavu/kusokota kwa mvua, ambayo hutumia mwanya wa hewa wima kati ya nyuzi na pia beseni ya asili ya mchakato wa kuoga. Hii husababisha utepe mwembamba wa PAN wa duara ambao huongeza kiolesura cha rosini cha nyuzi/matriki ndani ya kiolesura cha mchanganyiko Hatua ya mwisho ya uundaji wa nyuzi za mtangulizi wa PAN ni kwamba matumizi ya mafuta ya kumalizia ili kukomesha nyuzinyuzi za viscous zisichanganywe. Nyuzi nyeupe za PAN hupima mraba kisha zikauka kwa mara nyingine na kujeruhiwa kwenye spool.
tanuri ya oxidation ya fiber kaboni

Oxidation na Carbonization

Oxidation

Vipimo hivi vya mraba vya bobbins hupakiwa kwenye kikapu, na ndani ya muda mrefu zaidi wa uzalishaji, hatua ya uoksidishaji, kipimo cha mraba cha nyuzi za PAN kinacholishwa kupitia mfululizo wa vinu vilivyojitolea. Kabla hazijaingia kwenye kifaa cha msingi cha jikoni, nyuzi za PAN hupima mraba kwenye tow au karatasi inayojulikana kama warp. Joto la chumba huanzia 392 °F (takriban 200 °C) hadi 572 °F (digrii 300 Selsiasi).

Soma Zaidi
Ili kuepuka uondoaji wa joto (inakisiwa kuwa enthalpy inatumika katika uwekaji oksidi, inayokokotolewa kwa kJ/kilo 2,000, sogeza Hatari ya mahali pa moto), watengenezaji wa vifaa vya jikoni hutumia uenezaji wa mitindo ya hewa kusaidia kuondosha joto na kudhibiti halijoto. Ikiendeshwa na kemikali fulani ya mtangulizi, muda wa oksidi ni tofauti kabisa, hata hivyo Littler anakadiria kuwa tow ya 24K itabadilishwa kwa kiwango cha takriban futi arobaini na tatu kwa kila mita kumi na tatu kwa dakika kwenye mstari usio na ukubwa ulio na vinu vingi vya oksidi. Hatimaye, nyuzinyuzi za PAN za kubadilisha (zilizotulia) zina kuanzia takriban mia tano hadi takriban molekuli sitini na tano za kaboni huku mizani ikiwa gesi, mchanganyiko wa nambari ya atomiki 7 na O.
Uzalishaji wa kaboni
Ukaa hutokea wakati wa angahewa ajizi (isiyo na oksijeni) katika mfululizo wa tanuu zilizoundwa mahususi, hatua kwa hatua kuongeza joto la mchakato. Kwenye sehemu ya maji na sehemu ya kila chumba, chumba cha uboreshaji huzuia O kuingiliwa kwa sababu ya kila molekuli ya O inayopita kwenye kifaa cha jikoni huondoa nyuzi kidogo. Hii inaweza kuzuia upotezaji wa kaboni inayozalishwa kwa joto kama hilo. Kwa kukosekana kwa O, molekuli zisizo za kaboni pekee, pamoja na kiwanja Na misombo tofauti ya kikaboni tete (imetulia kwa kiwango cha digrii arobaini hadi themanini ppm) na chembe (kama vile vipande vya nyuzi zilizowekwa kwa sehemu) huondolewa na Kutolewa kutoka kwa kifaa cha jikoni kwa ajili ya matibabu baada ya matibabu katika tanuru inayodhibitiwa na mazingira. carbonisation huanza wakati wa chumba cha joto, kuhamisha nyuzi hadi 1292 ° F (takriban 700 ° C) hadi 1472 ° F (700 ° C hadi 800 ° C) na kuishia wakati wa chumba cha joto katika 2192 ° F (takriban 1,200 ° C) hadi 2732 ° F (takriban 0 ° C 1,5). 1500 ° C). Idadi ya vyumba huamuliwa na moduli inayohitajika ndani ya nyuzi za kaboni; bei ya juu ikilinganishwa ya nyuzinyuzi za kaboni za moduli ya juu na isiyo ya wastani inatokana kwa kiasi na mwendelezo na halijoto ambayo imepata kupatikana kwa tanuru ya joto. ingawa mwendelezo ni wa umiliki na kila daraja la nyuzinyuzi za kaboni ni tofauti kabisa, mwendelezo wa uoksidishaji hukokotolewa kwa saa, hata hivyo kiwango cha ugavi wa kaboni hupunguzwa kwa mpangilio wa ukubwa kwa dakika. Mara tu nyuzi inapobadilika hali, inapunguza uzito na kiasi, inafupisha urefu kwa tano hadi 100%, na inapunguza kipenyo. Kwa hakika, uwiano wa kiasi cha ubadilishaji wa kitangulizi cha PAN kwenye nyuzinyuzi ya kaboni ya PAN inahusu 2:1 na pia uwezo wa kubadilisha ni kiasi kidogo kuliko jozi ya - hiyo ni, nyenzo nyingi kidogo huingia kwenye mbinu. Mbinu hii inachanganya molekuli O kutoka angani na nyuzi za PAN ndani ya mkunjo na kuanzisha uunganishaji mtambuka wa chembechembe. Hii itaongeza msongamano wa nyuzi kutoka ~1.18 g/cc hadi moja.38 g/cc.
Carbonization ya nyuzi za kaboni

Matibabu ya uso na saizi

Matibabu ya uso na saizi
Hatua inayofuata ni muhimu kwa utendakazi wa nyuzinyuzi, na zaidi ya vitangulizi, inatofautisha vyema bidhaa ya msambazaji mmoja na bidhaa ya washindani. Kushikamana kati ya kiwanja cha kikaboni cha matrix na kwa hiyo nyuzi za kaboni ni muhimu kwa kuimarisha Composite; katika njia yote ya kuzalisha nyuzi za kaboni, matibabu ya uso hufanywa ili kuongeza mshikamano huu.

Soma Zaidi
Watayarishaji hutumia njia tofauti kabisa za matibabu, hata hivyo mbinu ya kawaida ni kuvuta nyuzi hizo kupitia kemia shirikishi au seli iliyo na jibu, kama vile dawa ya kuua viini au asidi. Nyenzo hizi huchapisha au kubadilisha uso wa kila nyuzi, hiyo itaongeza anga inayofikiwa kwa uunganishaji wa nyuzi/tumbo na kuongeza timu tendaji za kemikali kama vile asidi ya kaboksili. Ifuatayo, weka mipako inayomilikiwa sana inayojulikana kama saizi. Kwa uzani wa 0.5% hadi tano kwa uzito wa nyuzi za kaboni, saizi hulinda nyuzi za kaboni kuwa aina ya kati, kama kitambaa kavu na prepreg, katika mchakato na mchakato (kwa mfano, kusuka). Ukubwa kwa kuongeza hushikilia nyuzi za mono pamoja ili kupunguza fluff, kuboresha uwezo wa mchakato na kuongeza nguvu ya kukata uso kati ya nyuzi na kwa hivyo mchanganyiko wa kikaboni wa matrix.
Muda wa kutuma: Nov-01-2018
.
Gumzo la Mtandaoni la WhatsApp!