Koolstofvesel: Koolstofvesel Produksie Tegnologie In Rusland, Stopverf En Vloerverwarming Met Koolstofvesel, Digtheid En Eienskappe Van Koolstofvesel

2024 Outeur: Beatrice Philips | [email protected]. Laas verander: 2024-01-09 13:01

Om alles oor koolstofvesel te weet, is baie belangrik vir elke moderne persoon. As u die tegnologie van koolstofproduksie in Rusland, die digtheid en ander kenmerke van koolstofvesel verstaan, sal dit makliker wees om die omvang van die toepassing daarvan te verstaan en die regte keuse te maak. U moet ook alles leer oor stopverf en vloerverwarming met koolstofvesel, oor buitelandse vervaardigers van hierdie produk en oor verskillende toepassingsgebiede.

Eienaardighede

Die name koolstofvesel en koolstofvesel, en in 'n aantal bronne ook koolstofvesel, kom baie algemeen voor. Maar die idee van die werklike eienskappe van hierdie materiale en die moontlikhede om dit te gebruik, is vir baie mense heeltemal anders. Vanuit 'n tegniese oogpunt, hierdie materiaal word saamgestel uit drade met 'n deursnit van minstens 5 en nie meer as 15 mikron nie … Byna die hele samestelling bestaan uit koolstofatome - vandaar die naam. Hierdie atome self is gegroepeer in skerp kristalle wat parallelle lyne vorm.

Hierdie ontwerp bied 'n baie hoë treksterkte. Koolstofvesel is nie 'n heeltemal nuwe uitvinding nie . Die eerste monsters van 'n soortgelyke materiaal is deur Edison ontvang en gebruik. Later, in die middel van die twintigste eeu, het koolstofvesel 'n herlewing beleef - en sedertdien het die gebruik daarvan geleidelik toegeneem.

Koolstofvesel word nou gemaak van heel verskillende grondstowwe - en daarom kan die eienskappe daarvan baie wissel.

Samestelling en fisiese eienskappe

Die belangrikste kenmerk van koolstofvesel bly sy eie buitengewone hittebestandheid … Selfs as die stof tot 1600 - 2000 grade verhit word, verander die parameters in die afwesigheid van suurstof in die omgewing. Die digtheid van hierdie materiaal, tesame met die gewone, is ook lineêr (gemeet in die sogenaamde tex). Met 'n lineêre digtheid van 600 tex, is die massa van 1 km web 600 g. In baie gevalle is die elastiese modulus van die materiaal, of, soos hulle sê, Young's modulus, ook van kritieke belang.

Vir vesel met 'n hoë sterkte wissel hierdie syfer van 200 tot 250 GPa. Koolstofvesel met 'n hoë modulus gemaak op die basis van PAN het 'n elastiese modulus van ongeveer 400 GPa. Vir vloeibare kristaloplossings kan hierdie parameter wissel van 400 tot 700 GPa. Die elastiese modulus word bereken op grond van die skatting van die waarde daarvan wanneer individuele grafietkristalle uitgerek word. Die oriëntasie van die atoomvlakke word bepaal met behulp van X-straaldiffraksie-analise.

Die standaard oppervlaktespanning is 0,86 N / m. By die verwerking van die materiaal om 'n metaal-saamgestelde vesel te verkry, styg hierdie syfer tot 1,0 N / m . Die meting deur die metode van kapillêre styging help om die ooreenstemmende parameter te bepaal. Die smelttemperatuur van vesels gebaseer op petroleumhoogte is 200 grade. Spin vind plaas op ongeveer 250 grade; die smeltpunt van ander veselsoorte hang direk af van die samestelling daarvan.

Die maksimum breedte van koolstofdoeke hang af van tegnologiese vereistes en nuanses. Vir baie vervaardigers is dit 100 of 125 cm. Wat die assterkte betref, sal dit gelyk wees aan:

• vir hoë sterkte produkte gebaseer op PAN van 3000 tot 3500 MPa;
• vir vesels met aansienlike rek, streng 4500 MPa;
• vir materiaal met 'n hoë modulus van 2000 tot 4500 MPa.

Teoretiese berekeninge van die stabiliteit van 'n kristal onder 'n treksterkte na die atoomvlak van die rooster gee 'n geskatte waarde van 180 GPa. Die verwagte praktiese limiet is 100 GPa. Eksperimente het egter nog nie die teenwoordigheid van 'n vlak van meer as 20 GPa bevestig nie. Die werklike sterkte van koolstofvesel word beperk deur die meganiese defekte en die nuanses van die vervaardigingsproses. Die treksterkte van 'n snit met 'n lengte van 1/10 mm wat in praktiese studies bepaal word, is van 9 tot 10 GPa.

Die T30 -koolstofvesel verdien spesiale aandag . Hierdie materiaal word hoofsaaklik gebruik vir die vervaardiging van stokke. Hierdie oplossing word gekenmerk deur sy ligtheid en uitstekende balans. Die T30 -indeks dui 'n elastisiteitsmodul van 30 ton aan.

Met meer ingewikkelde vervaardigingsprosesse kan u 'n produk van die T35 -vlak kry, ensovoorts.

Produksie tegnologie

Koolstofvesel kan gemaak word uit 'n wye verskeidenheid polimeer tipes. Die verwerkingsmodus bepaal twee hooftipes van sulke materiale - koolzuurhoudende en grafitiese tipes. 'N Belangrike onderskeid bestaan tussen vesel afkomstig van PAN en verskillende toonhoogtes. Koolstofvesels van hoë gehalte, beide met hoë sterkte en 'n hoë modulus, kan verskillende hardheids- en modulusvlakke hê . Dit is gebruiklik om dit na verskillende handelsmerke te verwys.

Vesels word in filament- of bundelformaat gemaak. Hulle word gevorm van 1000 tot 10000 deurlopende filamente. Stowwe van hierdie vesels kan ook gemaak word, net soos slepe (in hierdie geval is die aantal filamente nog groter). Die grondstof is nie net eenvoudige vesels nie, maar ook vloeibare kristalhoogte, sowel as poliakrielonitril. Die produksieproses impliseer eers die vervaardiging van die oorspronklike vesels, en dan word dit verhit in die lug teen 200 - 300 grade.

In die geval van PAN word hierdie proses voorbehandeling of verbetering van vuurweerstand genoem. Na so 'n prosedure kry toonhoogte so 'n belangrike eienskap as infusibiliteit. Die vesels word gedeeltelik geoksideer. Die manier van verdere verhitting bepaal of hulle tot die koolzuurhoudende of grafitiese groep behoort . Die einde van die werk impliseer dat die oppervlak die nodige eienskappe gee, waarna dit afgewerk of grootte is.

Oksidasie in die lug verhoog die vuurweerstand nie net as gevolg van oksidasie nie. Die bydrae word nie net gelewer deur gedeeltelike ontwatering nie, maar ook deur intermolekulêre verknoping en ander prosesse. Boonop word die vatbaarheid van die materiaal vir smelt en vervlugtiging van koolstofatome verminder. Karbonisering (in die hoë temperatuur fase) gaan gepaard met vergassing en die ontsnapping van alle vreemde atome.

PAN vesels verhit tot 200 - 300 grade in die teenwoordigheid van lug word swart.

Die daaropvolgende karbonisering word uitgevoer in 'n stikstofomgewing by 1000 - 1500 grade. Volgens 'n aantal tegnoloë is die optimale verwarmingsvlak 1200 - 1400 grade . Vesel met 'n hoë modulus moet tot ongeveer 2500 grade verhit word. In die voorlopige fase ontvang PAN 'n leer -mikrostruktuur. Kondensasie op die intramolekulêre vlak, vergesel van die voorkoms van 'n polisikliese aromatiese stof, is 'verantwoordelik' vir die voorkoms daarvan.

Hoe meer die temperatuur styg, hoe groter sal die struktuur van die sikliese tipe wees . Na die einde van die hittebehandeling volgens die tegnologie, is die rangskikking van molekules of aromatiese fragmente sodanig dat die hoofas parallel met die veselas sal wees. Die spanning voorkom dat die oriëntasiegraad val. Die spesifieke kenmerke van PAN -ontbinding tydens hittebehandeling word bepaal deur die konsentrasie van geënt monomere. Elke tipe sulke vesels bepaal die aanvanklike verwerkingstoestande.

Vloeibare kristallyne petroleumpek moet lank by temperature van 350 tot 400 grade gehou word. Hierdie metode lei tot kondensasie van polisikliese molekules. Hulle massa neem toe, en geleidelik kom dit bymekaar (met die vorming van sferuliete). As die verhitting nie stop nie, groei die sferuliete, neem die molekulêre gewig toe en die gevolg is die vorming van 'n deurlopende vloeibare kristallyne fase . Kristalle is soms oplosbaar in kinolien, maar gewoonlik los dit nie daarin op nie, maar ook in piridien (dit hang af van die nuanses van die tegnologie).

Vesels verkry uit vloeibare kristalhoogte met 55 - 65% vloeibare kristalle vloei plasties. Spin word uitgevoer by 350 - 400 grade. 'N Hoogs georiënteerde struktuur word gevorm deur aanvanklike verhitting in 'n lugatmosfeer van 200 - 350 grade en die daaropvolgende inerte atmosfeer. Vesels van die merk Thornel P-55 moet tot 2000 grade verhit word, hoe hoër die elastisiteitsmodul, hoe hoër moet die temperatuur wees.

Onlangs gee wetenskaplike en ingenieurswerke al hoe meer aandag aan die tegnologie wat hidrogenering gebruik. Die aanvanklike produksie van vesels word dikwels bewerkstellig deur 'n mengsel van steenkoolteer en naftale gom te hidrogener. In hierdie geval moet tetrahidrokinolien teenwoordig wees . Die verwerkingstemperatuur is 380 - 500 grade. Vaste stowwe kan deur filtrasie en sentrifuge verwyder word; dan word die staanplekke verdik by 'n verhoogde temperatuur. Vir die vervaardiging van koolstof is dit nodig om (afhangende van die tegnologie) 'n groot verskeidenheid toerusting te gebruik:

• lae wat vakuum versprei;
• pompe;
• verseëling tuie;
• werktafels;
• lokvalle;
• geleidende gaas;
• vakuumfilms;
• prepregs;
• outoklawe.

Markoorsig

Die volgende koolstofveselvervaardigers lei op die wêreldmark:

• Thornell, Fortafil en Celion (Verenigde State);
• Grafil en Modmore (Engeland);
• Kureha-Lone en Toreika (Japan);
• Cytec Industries;
• Hexcel;
• SGL Groep;
• Toray Industries;
• Zoltek;
• Mitsubishi Rayon.

Vandag word koolstof in Rusland vervaardig:

• Chelyabinsk plant van koolstof en saamgestelde materiale;
• Balakovo -koolstofproduksie;
• NPK Khimprominzhiniring;
• Saratov onderneming "START".

Produkte en toepassings

Koolstofvesel word gebruik om saamgestelde versterking te maak. Dit is ook algemeen om dit te gebruik om:

• tweerigtingstowwe;
• ontwerperstowwe;
• tweaksiale en kwadroaksiale weefsel;
• nie-geweefde stof;
• eenrigtingband;
• prepregs;
• eksterne versterking;
• vesel;
• tuie.

'N taamlik ernstige innovasie is nou warm infrarooi vloer . In hierdie geval word die materiaal gebruik as 'n plaasvervanger vir die tradisionele metaaldraad. Dit kan 3 keer meer hitte opwek, en die energieverbruik word ook met ongeveer 50%verminder. Liefhebbers van modelleringskomplekse tegnieke gebruik dikwels koolstofbuise wat deur winding verkry word. Hierdie produkte is ook in aanvraag deur motorvervaardigers en ander toerusting. Koolstofvesel word byvoorbeeld dikwels gebruik vir handremme. Op grond van hierdie materiaal, kry u ook:

• onderdele vir vliegtuigmodelle;
• een stuk kappies;
• fietse;
• onderdele vir die tuning van motors en motorfietse.

Koolstofstofpanele is 18% stywer as aluminium en 14% meer as konstruksiestaal … Moue wat op hierdie materiaal gebaseer is, is nodig om pype en buise met veranderlike deursnee, spiraalvormige produkte van verskillende profiele te verkry. Hulle word ook gebruik vir die vervaardiging en herstel van gholfstokke. Dit is ook die moeite werd om te wys op die gebruik daarvan. vir die vervaardiging van veral duursame kaste vir slimfone en ander toestelle . Sulke produkte het gewoonlik 'n uitstekende karakter en het verbeterde dekoratiewe eienskappe.

Wat die verspreide grafiet-tipe poeier betref, is dit nodig:

• by ontvangs van elektries geleidende bedekkings;
• wanneer gom van verskillende soorte vrygestel word;
• by die versterking van vorms en ander dele.

Koolstofvesel stopverf is op verskeie maniere beter as tradisionele stopverf. Hierdie kombinasie word deur baie kenners waardeer vir sy plastisiteit en meganiese sterkte. Die samestelling is geskik vir die dekking van diep gebreke. Koolstofstawe of -stawe is sterk, liggewig en hou lank. Sulke materiaal is nodig vir:

• lugvaart;
• die vuurpylbedryf;
• vrystelling van sporttoerusting.

Deur pirolise van karboksielsuur kan soute, ketone en aldehiede verkry word. Die uitstekende termiese eienskappe van koolstofvesel laat dit toe in verwarmers en verwarmingsblokkies. Sulke verwarmers:

• ekonomies;
• betroubaar;
• word gekenmerk deur indrukwekkende doeltreffendheid;
• versprei nie gevaarlike straling nie;
• relatief kompak;
• perfek outomaties;
• werk sonder onnodige probleme;
• moenie vreemde geraas versprei nie.

Koolstof-koolstof-komposiete word gebruik in die vervaardiging van:

• steun vir smeltkroes;
• tapse dele vir vakuumsmeltoonde;
• buisvormige dele daarvoor.

Bykomende toepassingsgebiede sluit in:

• tuisgemaakte messe;
• gebruik vir 'n blaarklep op enjins;
• gebruik in konstruksie.

Moderne bouers gebruik hierdie materiaal lank nie net vir eksterne versterking nie. Dit is ook nodig om kliphuise en swembaddens te versterk. Die geplakte versterkingslaag herstel die eienskappe van stutte en balke in brûe. Dit word ook gebruik om septiese tenks te skep en om natuurlike, kunsmatige reservoirs te maak, wanneer u met 'n kis en 'n siloput werk.

U kan ook gereedskaphandvatsels herstel, pype regmaak, meubelpote, slange, handvatsels, toerustinghouers, vensterbanke en PVC -vensters regmaak.