English

Paano gumawa ng carbon fiber?

PAANO GUMAWA NG CARBON FIBER?

Ang carbon fiber, na binubuo ng mga combos ng hindi katulad na mga materyales (fiber at resin), ang kanilang pagkakaiba-iba, at sa gayon, ang pagkakaayon, square measure na sentro ng kanilang kagandahan. Bilang kapalit ng metal, ang carbon fiber composites ay nagbibigay ng sampung beses na lakas ng bakal. Gumagawa ang mga producer ng carbon fiber ng produkto na may parisukat na sukat ngunit hindi magkapareho. Ang carbon fiber ay nag-iiba sa tensile modulus (o stiffness na tinutukoy bilang deformation below strain) at tensile, compression at fatigue strength

Makipag-ugnayan sa Amin

Ang PAN-based na carbon fiber ay makukuha ngayon sa mababang modulus (mas mababa sa tatlumpu't dalawang milyong lbf/in² o Msi), nakasanayang modulus (33 hanggang tatlumpu't anim na Msi), intermediate modulus (40 hanggang limampung Msi), mataas na modulus (50 hanggang pitumpung Msi) at ultrahigh modulus (70 hanggang isandaan apatnapung Msi).
Sa pinakasimpleng termino, ang carbon fiber ay nilikha sa pamamagitan ng paglipat ng associate degree na organic precursor fiber sa associate degree na inert na kapaligiran sa mga temperaturang mas mataas sa 1800°F (982.22 °C). Gayunpaman, ang paggawa ng carbon fiber ay maaaring isang advanced na negosyo.

carbon fiber

Polimerisasyon At Pag-ikot

Polimerisasyon

Ang proseso ay nagsisimula sa isang chemical compound feed stock na tinutukoy bilang isang precursor na mayroong molecular backbone ng fiber. Ngayon, tungkol sa 100 porsiyento ng carbon fiber na nilikha ay nilikha ng tela o pitch-based precursors, gayunpaman karamihan sa mga ito ay nagmumula sa polyacrylonitrile (PAN), na ginawa mula sa nitrite, at ang nitrite ay mula sa mga pang-industriyang kemikal na propane at ammonia.

Magbasa pa
Karaniwan, ang precursor formulation ay nagsisimula sa associate degree nit rile compound na pinagsama sa isang napaka-reactor na may plasticized na acrylic co monomer at isang catalyst tulad ng acid, dioxide, langis ng vitriol o acid. Ang patuloy na pagsasama-sama ay nagpapahintulot sa mga sangkap na magsama-sama, gumawa ng tiyak na pagkakapare-pareho at kadalisayan, at pagsisimula ng pagbuo ng mga libreng radikal sa loob ng molekular na istraktura ng nitrite. Ang pagbabagong ito ay nagreresulta sa kemikal na proseso, na gumagawa ng mahabang chain polymers na uri ng acrylic fibers. Mga detalye ng proseso ng kemikal, tulad ng temperatura, atmospera, mga partikular na co monomer at catalyst, square measure na pagmamay-ari. Pagkatapos ng paglalaba at pagpapatuyo, ang nitrite sa uri ng pulbos ay natutunaw sa associate degree na organic solvent tulad ng dim ethyl sulfide (DMSO), dimethylacetamide (DMAC) o dimethylformamide (DMF), o associate degree liquid solvent, tulad ng atomic number 30 chloride at rhodamine salts. Pinapadali ng mga organikong solvent ang pag-iwas sa trace metal particle contamination, na maaaring makapinsala sa thermal aerophilous stability ng pamamaraan at maantala ang heat performance ng natapos na fiber. Sa yugtong ito, ang pulbos at solvent na suspensyon o precursor na "coating" ay ang pagkakapare-pareho ng syrup. Ang pagpili ng solvent at samakatuwid ay ang antas ng pamamahala ng viciousness ng coating (sa pamamagitan ng malalim na pagsasala) square measure na mahalaga sa tagumpay ng sunud-sunod na yugto ng fiber formation.
Umiikot
Mga parisukat na sukat ng PAN fibers na ginawa ng pamamaraang tinatawag na wet spinning. Ang coating ay nilulubog sa panahon ng isang likidong natural na proseso ng bathtub at pinalabas sa pamamagitan ng isang butas sa panahon ng isang spinneret na ginawa mula sa mahalaga. Ang daanan ay itinugma sa kinakailangang iba't ibang filament ng PAN fiber (hal, 12,000 butas ng 12K carbon fiber). Ang medyo makapal at malutong na basang spun fiber na ito ay iginuhit sa pamamagitan ng isang roller upang maalis ang labis na ahente, pagkatapos ay tuyo at unat upang ipagpatuloy ang oryentasyon ng PAN compound. Dito, ang anyo at panloob na cross-sectional ng mga filament na parisukat na sukat ay tinutukoy ng lawak na ang napiling solvent at ahente ay tumagos sa precursor fibers, ang dami ng tensyon na inilapat, at gayundin ang pc elongation ng mga filament. Ang huli ay pagmamay-ari ng bawat producer. Ang isang alternatibo sa wet spinning ay maaaring isang mix method na tinatawag na dry blasting/wet spinning, na gumagamit ng vertical air gap sa pagitan ng mga fibers at gayundin ng natural na process bathtub. Ito ay humahantong sa isang makinis na spherical PAN fiber na nagpapahusay sa fiber/matrix rosin interface sa loob ng composite Ang huling hakbang sa pagbuo ng PAN precursor fibers ay ang paggamit ng mga finishing oil upang pigilan ang malapot na filament mula sa pagsasama-sama. Ang puting PAN fibers ay parisukat na sukat pagkatapos ay natuyo muli at nasugatan sa isang spool.
hurno ng oksihenasyon ng carbon fiber

Oksihenasyon at Carbonization

Oksihenasyon

Ang mga bobbins square measure na ito ay na-load sa basket, at sa loob ng pinakamahabang produksyon, yugto ng oxidization, ang mga PAN fibers square measure na pinapakain sa pamamagitan ng isang serye ng mga nakalaang furnace. Bago sila pumasok sa pangunahing appliance sa kusina, ang PAN fibers square measure ay ilalagay sa isang hila o sheet na tinutukoy bilang isang warp. Ang temperatura ng chamber ay mula 392 °F (ca. 200 °C) hanggang 572 °F (300 degree Celsius).

Magbasa pa
Para maiwasan ang runaway heat unharness (tinantyang enthalpy unharness sa buong oxidization, makalkula sa dalawang,000 kJ / kilo, ilipat Ang tunay na panganib sa mga fireplace), ang mga gumagawa ng appliance sa kusina ay gumagamit ng kumakalat na daloy ng mga istilo ng hangin upang tulungan ang pag-alis ng init at temperatura ng pamamahala. Dahil sa isang partikular na precursor na kemikal, ganap na naiiba ang oras ng oksihenasyon, gayunpaman tinatantya ni Littler na ang 24K tow ay babaguhin sa bilis na humigit-kumulang apatnapu't tatlong talampakan bawat labintatlong metro kada minuto sa isang outsized na linya na may maraming oxidization furnace. Sa wakas, ang alter (pinatatag) na mga hibla ng PAN ay naglalaman mula sa humigit-kumulang limang daan hanggang sa humigit-kumulang animnapu't limang carbon molecule na ang balanse ay gas, isang halo ng atomic number 7 at O.
Carbonization
Nangyayari ang carbonization sa panahon ng isang inert (oxygen-free) na kapaligiran sa isang serye ng mga espesyal na idinisenyong furnace, sunud-sunod na pagtaas ng temperatura ng proseso. Sa katawan ng tubig at labasan ng bawat silid, pinipigilan ng improvement chamber ang pagpasok ng O bilang resulta ng bawat O molekula na dumadaan sa appliance sa kusina ay nag-aalis ng kaunti sa mga hibla. Ito ay maaaring maiwasan ang pagkawala ng carbon na nabuo sa ganoong init. Sa loob ng kawalan ng O, tanging mga non-carbon molecule, kasama ang compound At iba't ibang pabagu-bago ng isip na organic compound (na-stabilize sa antas na apatnapu hanggang walumpung ppm) at mga particulate (tulad ng bahagyang nakadeposito na mga fiber fragment) ay inaalis at Naglalabas mula sa kitchen appliance para sa post-treatment sa isang environmentally controlled furnace. Nagsisimula ang carbonization sa temperaturang silid, ilipat ang mga hibla sa 1292 °F (ca. 700 °C) hanggang 1472 °F (700 °C hanggang 800 °C) at nagtatapos sa isang heat chamber sa 2192 °F (ca. 1,200 °C) hanggang 2732 °F (ca. 1,500 °C). 1500 ° C). Ang bilang ng mga silid ay napagpasyahan ng modulus na kailangan sa loob ng carbon fiber; ang medyo mataas na presyo ng mataas at hindi katamtamang mataas na modulus carbon fibers ay bahagyang dahil sa pagpapatuloy at temperatura na kailangang makamit ng heat furnace. kahit na ang continuance ay pagmamay-ari at ang bawat carbon fiber grade ay ganap na naiiba, ang oxidization continuance ay kinakalkula sa mga oras, gayunpaman ang carbonization rate ay nababawasan ng isang order ng magnitude sa ilang minuto. Kapag ang hibla ay nagbago ng estado, binabawasan nito ang timbang at volume, pinaikli ang haba ng lima hanggang 100%, at binabawasan ang diameter. Sa katunayan, ang conversion quantitative relation ng PAN precursor sa PAN carbon fiber ay tungkol sa 2:1 at gayundin ang displace ability ay mas maliit na halaga kaysa sa isang pares ng — ibig sabihin, mas kaunting materyal ang pumapasok sa pamamaraan. Pinagsasama ng pamamaraang ito ang mga molekula ng O mula sa hangin sa mga PAN fibers sa loob ng warp at sinisimulan ang cross-linking ng mga compound chain. Tataasin nito ang fiber density mula ~1.18 g / cc hanggang isa.38 g / cc.
carbon fiber Carbonization

Surface treatment at sukat

Surface treatment at sukat
Ang susunod na hakbang ay mahalaga sa fiber performance, at bukod pa sa mga precursor, ito ang pinakamahusay na nakikilala ang produkto ng isang supplier mula sa produkto ng mga kakumpitensya. Ang pagdirikit sa pagitan ng matrix organic compound at samakatuwid ang mga carbon fibers ay mahalaga para sa pagpapatibay ng composite; sa buong paraan ng paggawa ng carbon fiber, ang isang pang-ibabaw na paggamot ay isinasagawa upang palakasin ang pagdirikit na ito.

Magbasa pa
Gumagamit ang mga producer ng ganap na iba't ibang paraan ng paggamot, gayunpaman ang karaniwang pamamaraan ay ang paghatak ng mga hibla sa pamamagitan ng associate chemistry o cell na naglalaman ng sagot, tulad ng disinfectant o acid. Ang mga materyales na ito ay nagpi-print o nagpapalit ng ibabaw sa ibabaw ng bawat filament, na magpapataas sa lawak na naa-access para sa pang-ibabaw na fiber/matrix bonding at nagdaragdag ng mga reaktibong pangkat ng kemikal tulad ng mga carboxyl acid. Susunod, maglapat ng sobrang pagmamay-ari na patong na kilala bilang mga laki. Sa 0.5% hanggang lima ayon sa timbang ng carbon fiber, pinoprotektahan ng laki ang mga carbon fiber sa magkaugnay na intermediate na uri, tulad ng isang tuyong tela at isang prepreg, sa buong proseso at proseso (hal., paghabi). Ang laki din ay humahawak sa mga mono filament upang mabawasan ang fluff, mapabuti ang kakayahan ng proseso at dagdagan ang lakas ng paggugupit sa ibabaw sa pagitan ng mga fibers at samakatuwid ay ang matrix organic compound.
Oras ng post: Nob-01-2018
ang
WhatsApp Online Chat!