Kulfiber: Kulfiberproduktionsteknologi I Rusland, Kit Og Gulvvarme Med Kulfiber, Densitet Og Egenskaber Ved Kulfiber

2024 Forfatter: Beatrice Philips | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-09 13:11

At vide alt om kulfiber er meget vigtigt for enhver moderne person. Forstå teknologien til kulstofproduktion i Rusland, densiteten og andre egenskaber ved kulfiber, vil det være lettere at forstå omfanget af dets anvendelse og træffe det rigtige valg. Derudover bør du finde ud af alt om kit og gulvvarme med kulfiber, om udenlandske producenter af dette produkt og om forskellige anvendelsesområder.

Særegenheder

Navnene kulfiber og kulfiber, og i en række kilder også kulfiber, er meget almindelige. Men tanken om de faktiske egenskaber ved disse materialer og mulighederne for deres anvendelse er ganske anderledes for mange mennesker. Fra et teknisk synspunkt, dette materiale er samlet af tråde med et tværsnit på mindst 5 og ikke mere end 15 mikron … Næsten hele sammensætningen består af carbonatomer - deraf navnet. Disse atomer er selv grupperet i skarpe krystaller, der danner parallelle linjer.

Dette design giver meget høj trækstyrke. Kulfiber er ikke en helt ny opfindelse . De første prøver af et lignende materiale blev modtaget og brugt af Edison. Senere, i midten af det tyvende århundrede, oplevede kulfiber en renæssance - og siden er dets anvendelse steget støt.

Kulfiber er nu fremstillet af ganske forskellige råvarer - og derfor kan dets egenskaber variere meget.

Sammensætning og fysiske egenskaber

Den vigtigste af kendetegnene ved kulfiber er dens enestående varmebestandighed … Selvom stoffet opvarmes til 1600 - 2000 grader, ændres dets parametre i fravær af ilt i miljøet. Tætheden af dette materiale, sammen med det sædvanlige, er også lineær (målt i den såkaldte tex). Med en lineær tæthed på 600 tex vil massen på 1 km væv være 600 g. I mange tilfælde er materialets elastiske modul, eller, som man siger, Youngs modul, også kritisk vigtig.

For fiber med høj styrke varierer dette tal fra 200 til 250 GPa. Kulfiber med højt modul fremstillet på basis af PAN har et elastisk modul på cirka 400 GPa. For flydende krystalopløsninger kan denne parameter variere fra 400 til 700 GPa. Det elastiske modul beregnes ud fra estimatet af dets værdi, når enkelte grafitkrystaller strækkes. Orienteringen af atomplanerne bestemmes ved hjælp af røntgendiffraktionsanalyse.

Standard overfladespænding er 0,86 N / m. Ved behandling af materialet til opnåelse af en metal-kompositfiber stiger dette tal til 1,0 N / m . Målingen ved hjælp af kapillærstigningsmetoden hjælper med at bestemme den tilsvarende parameter. Smeltetemperaturen for fibre baseret på petroleumspladser er 200 grader. Spinning foregår ved cirka 250 grader; smeltepunktet for andre fibertyper afhænger direkte af deres sammensætning.

Den maksimale bredde af kulstofklude afhænger af teknologiske krav og nuancer. For mange producenter er det 100 eller 125 cm. Hvad angår aksialstyrken, vil den være lig med:

• til produkter med høj styrke baseret på PAN fra 3000 til 3500 MPa;
• til fibre med betydelig forlængelse, strengt 4500 MPa;
• for højmodulsmateriale fra 2000 til 4500 MPa.

Teoretiske beregninger af en krystals stabilitet under en trækstyrke mod gitterets atomplan giver en estimeret værdi på 180 GPa. Den forventede praktiske grænse er 100 GPa. Imidlertid har forsøg endnu ikke bekræftet tilstedeværelsen af et niveau på mere end 20 GPa. Den reelle styrke af kulfiber er begrænset af dets mekaniske defekter og nuancerne i fremstillingsprocessen. Trækstyrken for et snit med en længde på 1/10 mm fastlagt i praktiske undersøgelser vil være fra 9 til 10 GPa.

T30 kulfiber fortjener særlig opmærksomhed . Dette materiale bruges hovedsageligt til fremstilling af stænger. Denne løsning kendetegnes ved sin lethed og fremragende balance. T30 -indekset angiver et elasticitetsmodul på 30 tons.

Mere komplekse fremstillingsprocesser giver dig mulighed for at få et produkt af T35 -niveauet og så videre.

Produktionsteknologi

Kulfiber kan fremstilles af en lang række polymertyper. Forarbejdningsmåden bestemmer to hovedtyper af sådanne materialer - kulsyreholdige og grafitiserede typer. Der findes en vigtig sondring mellem fibre afledt af PAN og forskellige pitchtyper. Kvalitets kulfiber, både høj styrke og høj modul, kan have forskellige niveauer af hårdhed og modul . Det er sædvanligt at henvise dem til forskellige mærker.

Fibre er lavet i filament eller bundtformat. De dannes fra 1000 til 10000 kontinuerlige filamenter. Stoffer fra disse fibre kan også laves, som slæb (i dette tilfælde er antallet af filamenter endnu større). Udgangsråmaterialet er ikke kun simple fibre, men også flydende krystalbaner samt polyacrylonitril. Produktionsprocessen indebærer først produktion af de originale fibre, og derefter opvarmes de i luft ved 200 - 300 grader.

I tilfælde af PAN kaldes denne proces forbehandling eller forbedring af brandmodstand. Efter en sådan procedure får pitch en så vigtig egenskab som infusibilitet. Fibrene oxideres delvist. Fremgangsmåden til yderligere opvarmning bestemmer, om de vil tilhøre den carboniserede eller grafitiserede gruppe . Arbejdets afslutning indebærer at give overfladen de nødvendige egenskaber, hvorefter den er færdig eller dimensioneret.

Oxidation i luft øger brandmodstanden ikke kun som følge af oxidation. Bidraget ydes ikke kun ved delvis dehydrogenering, men også ved intermolekylær tværbinding og andre processer. Derudover reduceres materialets modtagelighed for smeltning og fordampning af carbonatomer. Karbonisering (i høj-temperaturfasen) ledsages af forgasning og flugt af alle fremmede atomer.

PAN -fibre opvarmet til 200 - 300 grader i nærvær af luft bliver sorte.

Deres efterfølgende karbonisering udføres i et nitrogenmiljø ved 1000 - 1500 grader. Det optimale opvarmningsniveau er ifølge en række teknologer 1200 - 1400 grader . Fiber med højt modul skal opvarmes til omkring 2500 grader. På det indledende stadium modtager PAN en stigenmikrostruktur. Kondens på intramolekylært niveau ledsaget af udseendet af et polycyklisk aromatisk stof er "ansvarligt" for dets forekomst.

Jo mere temperaturen stiger, jo større vil strukturen af den cykliske type være . Efter afslutningen af varmebehandlingen ifølge teknologien er arrangementet af molekyler eller aromatiske fragmenter sådan, at hovedakslerne vil være parallelle med fiberaksen. Spændingen forhindrer, at orienteringsgraden falder. De specifikke træk ved PAN -nedbrydning under varmebehandling bestemmes af koncentrationen af podede monomerer. Hver type af sådanne fibre bestemmer de indledende behandlingsbetingelser.

Flydende krystallinsk råolie skal holdes ved temperaturer fra 350 til 400 grader i lang tid. Denne tilstand vil føre til kondensering af polycykliske molekyler. Deres masse stiger, og sammenhængende forekommer gradvist (med dannelsen af sfærulitter). Hvis opvarmningen ikke stopper, vokser sfærulitterne, molekylvægten stiger, og resultatet er dannelsen af en kontinuerlig flydende krystallinsk fase . Krystaller er lejlighedsvis opløselige i quinolin, men normalt opløses de ikke både i det og i pyridin (dette afhænger af teknologiens nuancer).

Fibre opnået fra flydende krystalhøjde med 55 - 65% flydende krystaller flyder plastisk. Centrifugering udføres ved 350 - 400 grader. En meget orienteret struktur dannes ved indledende opvarmning i en luftatmosfære ved 200 - 350 grader og efterfølgende fastholdelse i en inert atmosfære. Fibre af mærket Thornel P-55 skal opvarmes til 2000 grader, jo højere elasticitetsmodul, jo højere temperatur skal være.

For nylig er videnskabelige og ingeniørarbejde mere og mere opmærksom på teknologien ved hjælp af hydrogenering. Den indledende produktion af fibre opnås ofte ved at hydrogenere en blanding af stenkulstjære og naphthalgummi. I dette tilfælde skal tetrahydroquinolin være til stede . Behandlingstemperaturen er 380 - 500 grader. Tørstof kan fjernes ved filtrering og centrifugering; derefter fortykkes pladserne ved en forhøjet temperatur. Til produktion af kulstof er det nødvendigt at bruge (afhængigt af teknologien) en række forskellige udstyr:

• lag, der fordeler vakuum;
• pumper;
• forsegling af seler;
• arbejdsborde;
• fælder;
• ledende mesh;
• vakuumfilm;
• prepregs;
• autoklaver.

Markedsanmeldelse

Følgende producenter af kulfiber er førende på det globale marked:

• Thornell, Fortafil og Celion (USA);
• Grafil og Modmore (England);
• Kureha-Lone og Toreika (Japan);
• Cytec Industries;
• Hexcel;
• SGL Group;
• Toray Industries;
• Zoltek;
• Mitsubishi Rayon.

I dag produceres kulstof i Rusland:

• Chelyabinsk fabrik af kulstof og kompositmaterialer;
• Balakovo kulstofproduktion;
• NPK Khimprominzhiniring;
• Saratov -virksomhed "START".

Produkter og applikationer

Kulfiber bruges til fremstilling af sammensat forstærkning. Det er også almindeligt at bruge det til at få:

• tovejs tekstiler;
• designer stof;
• biaksialt og quadroaxialt væv;
• ikke-vævet stof;
• ensrettet tape;
• prepregs;
• udvendig forstærkning;
• fiber;
• seler.

En ret seriøs innovation nu infrarødt varmt gulv . I dette tilfælde bruges materialet som erstatning for den traditionelle metaltråd. Det kan generere 3 gange mere varme, derudover reduceres energiforbruget med omkring 50%. Elskere af modellering af komplekse teknikker bruger ofte kulrør opnået ved vikling. Disse produkter er også efterspurgte af bilproducenter og andet udstyr. Kulfiber bruges ofte til f.eks. Håndbremser. Baseret på dette materiale får du også:

• dele til flymodeller;
• hætter i ét stykke;
• cykler;
• dele til tuning af biler og motorcykler.

Kulstofstofpaneler er 18% stivere end aluminium og 14% mere end konstruktionsstål … Ærmer baseret på dette materiale er nødvendige for at opnå rør og rør med variabelt tværsnit, spiralprodukter af forskellige profiler. De bruges også til produktion og reparation af golfkøller. Det er også værd at påpege dets anvendelse. ved fremstilling af særligt holdbare etuier til smartphones og andre gadgets . Sådanne produkter er normalt af førsteklasses karakter og har forbedrede dekorative kvaliteter.

Hvad angår pulver af dispergeret grafit, er det nødvendigt:

• ved modtagelse af elektrisk ledende belægninger
• ved frigivelse af lim af forskellige typer;
• ved forstærkning af forme og nogle andre dele.

Kulfiberspartel er bedre end traditionel spartel på en række måder. Denne kombination er værdsat af mange eksperter for sin plasticitet og mekaniske styrke. Sammensætningen er velegnet til at dække dybe defekter. Kulstofstænger eller stænger er stærke, lette og holdbare. Sådant materiale er nødvendigt for:

• luftfart;
• raketindustrien;
• frigivelse af sportsudstyr.

Ved pyrolyse af carboxylsyre salte kan ketoner og aldehyder opnås. De fremragende termiske egenskaber ved kulfiber gør det muligt at bruge det i varmeapparater og varmepuder. Sådanne varmeapparater:

• økonomisk;
• pålidelig;
• kendetegnes ved imponerende effektivitet;
• Spred ikke farlig stråling
• relativt kompakt;
• perfekt automatiseret;
• betjenes uden unødvendige problemer;
• Spred ikke fremmed støj.

Kulstof-kulstof kompositter bruges til fremstilling af:

• støtter til digler;
• koniske dele til vakuumsmeltende ovne;
• rørformede dele til dem.

Yderligere anvendelsesområder omfatter:

• hjemmelavede knive;
• brug til en kronbladventil på motorer;
• brug i byggeriet.

Moderne bygherrer har længe brugt dette materiale ikke kun til udvendig forstærkning. Det er også nødvendigt at styrke stenhuse og svømmehaller. Det limede forstærkende lag genopretter kvaliteterne af understøtninger og bjælker i broer. Det bruges også, når man opretter septiktanke og indrammer naturlige, kunstige reservoirer, når man arbejder med en caisson og en siloprop.

Du kan også reparere værktøjshåndtag, reparere rør, reparere møbelben, slanger, håndtag, udstyrskasser, vindueskarme og PVC -vinduer.