Fibra E Karbonit: Teknologjia E Prodhimit Të Fibrave Të Karbonit Në Rusi, Stuko Dhe Ngrohje Nën Dysheme Me Fibra Karboni, Dendësia Dhe Karakteristikat E Fibrave Të Karbonit

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-09 13:45

Të dish gjithçka për fibrat e karbonit është shumë e rëndësishme për çdo person modern. Duke kuptuar teknologjinë e prodhimit të karbonit në Rusi, densitetin dhe karakteristikat e tjera të fibrave të karbonit, do të jetë më e lehtë të kuptoni fushën e aplikimit të tij dhe të bëni zgjedhjen e duhur. Për më tepër, duhet të zbuloni gjithçka në lidhje me stuko dhe ngrohje nën dysheme me fibra karboni, për prodhuesit e huaj të këtij produkti dhe për fusha të ndryshme të aplikimit.

Veçantitë

Emrat fibër karboni dhe fibra karboni, dhe në një numër burimesh edhe fibra karboni, janë shumë të zakonshëm. Por ideja e karakteristikave aktuale të këtyre materialeve dhe mundësive të përdorimit të tyre është shumë e ndryshme për shumë njerëz. Nga pikëpamja teknike, ky material është mbledhur nga fijet me një seksion kryq jo më pak se 5 dhe jo më shumë se 15 mikron … Pothuajse e gjithë përbërja është e përbërë nga atome karboni - pra emri. Vetë këto atome grupohen në kristale të freskëta që formojnë vija paralele.

Ky dizajn siguron forcë shumë të madhe tërheqëse. Fibra e karbonit nuk është një shpikje krejtësisht e re . Mostrat e para të një materiali të ngjashëm u morën dhe u përdorën nga Edison. Më vonë, në mesin e shekullit të njëzetë, fibrat e karbonit përjetuan një rilindje - dhe që atëherë përdorimi i saj është rritur në mënyrë të qëndrueshme.

Fibra e karbonit tani është bërë nga lëndë të para krejtësisht të ndryshme - dhe për këtë arsye vetitë e saj mund të ndryshojnë shumë.

Përbërja dhe vetitë fizike

Më e rëndësishmja nga karakteristikat e fibrave të karbonit mbetet ajo rezistencë e jashtëzakonshme ndaj nxehtësisë … Edhe nëse substanca nxehet deri në 1600 - 2000 gradë, atëherë në mungesë të oksigjenit në mjedis parametrat e tij nuk do të ndryshojnë. Dendësia e këtij materiali, së bashku me të zakonshmen, është gjithashtu lineare (e matur në të ashtuquajturin tex). Me një densitet linear prej 600 tex, masa prej 1 km rrjetë do të jetë 600 g. Në shumë raste, moduli elastik i materialit, ose, siç thonë ata, moduli i Young, është gjithashtu me rëndësi kritike.

Për fibrat me forcë të lartë, kjo shifër varion nga 200 në 250 GPa. Fibra e karbonit me modul të lartë të bërë në bazë të PAN ka një modul elastik prej afërsisht 400 GPa. Për zgjidhjet e kristaleve të lëngëta, ky parametër mund të ndryshojë nga 400 në 700 GPa. Moduli elastik llogaritet bazuar në vlerësimin e vlerës së tij kur shtrihen kristalet e grafitit individual. Orientimi i rrafsheve atomike përcaktohet duke përdorur analizën e difraksionit të rrezeve X.

Tensioni sipërfaqësor i paracaktuar është 0.86 N / m. Kur përpunoni materialin për të marrë një fibër metalike të përbërë, kjo shifër rritet në 1.0 N / m . Matja me metodën e ngjitjes kapilare ndihmon në përcaktimin e parametrit përkatës. Temperatura e shkrirjes së fibrave të bazuara në nivelet e naftës është 200 gradë. Rrotullimi bëhet në rreth 250 gradë; pika e shkrirjes së llojeve të tjera të fibrave varet drejtpërdrejt nga përbërja e tyre.

Gjerësia maksimale e pëlhurave të karbonit varet nga kërkesat dhe nuancat teknologjike. Për shumë prodhues, është 100 ose 125 cm. Sa i përket forcës aksiale, ajo do të jetë e barabartë me:

• për produkte me forcë të lartë të bazuar në PAN nga 3000 në 3500 MPa;
• për fibrat me zgjatje të konsiderueshme, rreptësisht 4500 MPa;
• për material me modul të lartë nga 2000 në 4500 MPa.

Llogaritjet teorike të qëndrueshmërisë së një kristali nën një forcë tërheqëse drejt rrafshit atomik të grilës japin një vlerë të vlerësuar prej 180 GPa. Kufiri praktik i pritur është 100 GPa. Sidoqoftë, eksperimentet nuk kanë konfirmuar ende praninë e një niveli prej më shumë se 20 GPa. Forca e vërtetë e fibrave të karbonit është e kufizuar nga defektet e saj mekanike dhe nuancat e procesit të prodhimit. Forca në tërheqje e një seksioni me një gjatësi prej 1/10 mm të vendosur në studimet praktike do të jetë nga 9 në 10 GPa.

Fibra e karbonit T30 meriton vëmendje të veçantë . Ky material përdoret kryesisht në prodhimin e shufrave. Kjo zgjidhje dallohet nga butësia dhe ekuilibri i shkëlqyer. Indeksi T30 tregon një modul elasticiteti prej 30 ton.

Proceset më komplekse të prodhimit ju lejojnë të merrni një produkt të nivelit T35 etj.

Teknologjia e prodhimit

Fibra e karbonit mund të bëhet nga një larmi e madhe e llojeve të polimerit. Mënyra e përpunimit përcakton dy lloje kryesore të materialeve të tilla - lloje të karbonizuara dhe të grafitizuara. Ekziston një dallim i rëndësishëm midis fibrave që rrjedhin nga PAN dhe llojeve të ndryshme të katranit. Fijet cilësore të karbonit, si me forcë të lartë ashtu edhe me modul të lartë, mund të kenë nivele të ndryshme të ngurtësisë dhe modulit . Shtë e zakonshme t'i referosh ato në marka të ndryshme.

Fibrat janë bërë në fije ose format pako. Ato formohen nga 1000 në 10000 fije të vazhdueshme. Pëlhura nga këto fibra gjithashtu mund të bëhen, si tërheqëse (në këtë rast, numri i fijeve është edhe më i madh). Lënda e parë fillestare nuk janë vetëm fibra të thjeshta, por edhe zona me kristale të lëngëta, si dhe poliakrilonitrile. Procesi i prodhimit nënkupton së pari prodhimin e fibrave origjinale, dhe më pas ato nxehen në ajër në 200 - 300 gradë.

Në rastin e PAN, ky proces quhet para -trajtim ose përmirësim i rezistencës ndaj zjarrit. Pas një procedure të tillë, katran merr një pronë të tillë të rëndësishme si infusibility. Fijet janë oksiduar pjesërisht. Mënyra e ngrohjes së mëtejshme përcakton nëse ato do t'i përkasin grupit të karbonizuar ose të grafitizuar . Përfundimi i punës nënkupton dhënien e sipërfaqes vetitë e nevojshme, pas së cilës përfundon ose madhësohet.

Oksidimi në ajër rrit rezistencën ndaj zjarrit jo vetëm si rezultat i oksidimit. Kontributi jepet jo vetëm nga dehidrogjenizimi i pjesshëm, por edhe nga ndërlidhja ndërmolekulare dhe procese të tjera. Për më tepër, ndjeshmëria e materialit ndaj shkrirjes dhe avullimit të atomeve të karbonit zvogëlohet. Karbonizimi (në fazën e temperaturës së lartë) shoqërohet me gazifikim dhe ikjen e të gjithë atomeve të huaj.

Fibrat PAN të nxehta në 200 - 300 gradë në prani të ajrit bëhen të zeza.

Karbonizimi i tyre i mëvonshëm kryhet në një mjedis nitrogjeni në 1000 - 1500 gradë. Niveli optimal i ngrohjes, sipas një numri teknologësh, është 1200 - 1400 gradë . Fibra me modul të lartë do të duhet të nxehet deri në rreth 2500 gradë. Në fazën paraprake, PAN merr një mikrostrukturë shkalle. Kondensimi në nivelin intramolekulare, i shoqëruar me shfaqjen e një substance aromatike policiklike, është "përgjegjës" për shfaqjen e tij.

Sa më shumë të rritet temperatura, aq më e madhe do të jetë struktura e tipit ciklik . Pas përfundimit të trajtimit të nxehtësisë sipas teknologjisë, rregullimi i molekulave ose fragmenteve aromatike është i tillë që akset kryesore do të jenë paralele me boshtin e fibrave. Tensioni parandalon rënien e shkallës së orientimit. Karakteristikat specifike të dekompozimit PAN gjatë trajtimit të nxehtësisë përcaktohen nga përqendrimi i monomerëve të shartuar. Çdo lloj fibrash të tilla përcakton kushtet fillestare të përpunimit.

Fusha e naftës kristalore e lëngët duhet të mbahet në temperatura nga 350 në 400 gradë për një kohë të gjatë. Kjo mënyrë do të çojë në kondensimin e molekulave policiklike. Masa e tyre rritet, dhe ngjitja së bashku ndodh gradualisht (me formimin e sferuliteve). Nëse ngrohja nuk ndalet, sferulitet rriten, pesha molekulare rritet dhe rezultati është formimi i një faze të vazhdueshme kristalore të lëngshme . Kristalet herë pas here janë të tretshëm në kinoline, por zakonisht ato nuk treten si në të ashtu edhe në piridinë (kjo varet nga nuancat e teknologjisë).

Fibrat e marra nga lartësia e kristaleve të lëngëta me 55 - 65% kristale të lëngëta rrjedhin në mënyrë plastike. Rrotullimi kryhet në 350 - 400 gradë. Një strukturë shumë e orientuar formohet nga ngrohja fillestare në një atmosferë ajri në 200 - 350 gradë dhe mbajtja e mëvonshme në një atmosferë inerte. Fijet e markës Thornel P-55 duhet të nxehen deri në 2000 gradë, sa më i lartë moduli i elasticitetit, aq më e lartë duhet të jetë temperatura.

Kohët e fundit, punimet shkencore dhe inxhinierike po i kushtojnë gjithnjë e më shumë vëmendje teknologjisë duke përdorur hidrogjenimin. Prodhimi fillestar i fibrave shpesh arrihet duke hidrogjenizuar një përzierje të katranit të qymyrit dhe çamçakëz naftalik. Në këtë rast, tetrahidroquinoline duhet të jetë e pranishme . Temperatura e përpunimit është 380 - 500 gradë. Ngurtat mund të hiqen me filtrim dhe centrifugë; atëherë fushat trashen në një temperaturë të ngritur. Për prodhimin e karbonit, është e nevojshme të përdorni (në varësi të teknologjisë) një larmi të madhe pajisjesh:

• shtresat që shpërndajnë vakumin;
• pompa;
• parzmore mbyllëse;
• tavolina pune;
• kurthe;
• rrjetë përçuese;
• filma vakum;
• parapërgatitje;
• autoklavë.

Rishikimi i tregut

Prodhuesit e mëposhtëm të fibrave të karbonit po udhëheqin në tregun global:

• Thornell, Fortafil dhe Celion (Shtetet e Bashkuara);
• Grafil dhe Modmore (Angli);
• Kureha-Lone dhe Toreika (Japoni);
• Cytec Industries;
• Hexcel;
• Grupi SGL;
• Toray Industries;
• Zoltek;
• Mitsubishi Rayon.

Sot karboni prodhohet në Rusi:

• Impianti i karbonit dhe materialeve të përbëra në Chelyabinsk;
• Prodhimi i Karbonit Balakovo;
• NPK Khimprominzhiniring;
• Ndërmarrja Saratov "START".

Produktet dhe aplikimet

Fibra e karbonit përdoret për të bërë përforcim të përbërë. Isshtë gjithashtu e zakonshme që ta përdorni për të marrë:

• pëlhura me dy drejtime;
• pëlhura projektuesi;
• ind biaksial dhe katërkëndor;
• pëlhurë jo e endur;
• shirit njëdrejtimësh;
• parapërgatitje;
• përforcim i jashtëm;
• fibra;
• parzmore.

Një risi mjaft serioze tani është dysheme e ngrohtë me rreze infra të kuqe . Në këtë rast, materiali përdoret si zëvendësim i telit tradicional metalik. Mund të prodhojë 3 herë më shumë nxehtësi, përveç kësaj, konsumi i energjisë zvogëlohet me rreth 50%. Dashamirët e modelimit të teknikave komplekse shpesh përdorin tuba karboni të marra nga dredha -dredha. Këto produkte janë gjithashtu në kërkesë nga prodhuesit e makinave dhe pajisjeve të tjera. Fibra e karbonit përdoret shpesh për frenat e dorës, për shembull. Gjithashtu, bazuar në këtë material, merrni:

• pjesë për modelet e avionëve;
• kapuçë me një copë;
• biçikleta;
• pjesë për akordimin e makinave dhe motoçikletave.

Panelet prej pëlhure të karbonit janë 18% më të forta se alumini dhe 14% më shumë se çeliku strukturor … Mëngë të bazuara në këtë material nevojiten për të marrë tuba dhe tuba me seksion kryq të ndryshueshëm, produkte spirale të profileve të ndryshme. Ato përdoren gjithashtu për prodhimin dhe riparimin e shkopinjve të golfit. Vlen gjithashtu të theksohet përdorimi i tij. në prodhimin e rasteve veçanërisht të qëndrueshme për telefonat inteligjentë dhe pajisjet e tjera . Produkte të tilla janë zakonisht të një karakteri premium dhe kanë cilësi dekorative të zgjeruara.

Sa i përket pluhurit të shpërndarë të tipit grafit, është e nevojshme:

• kur merrni veshje elektrike përçuese;
• kur lëshoni zam të llojeve të ndryshme;
• kur përforcohen kallëpet dhe disa pjesë të tjera.

Stuko me fibra karboni është më e mirë se stuko tradicionale në një numër mënyrash. Ky kombinim vlerësohet nga shumë ekspertë për plasticitetin dhe forcën mekanike. Përbërja është e përshtatshme për mbulimin e defekteve të thella. Shufrat ose shufrat e karbonit janë të forta, të lehta dhe afatgjata. Një material i tillë është i nevojshëm për:

• aviacioni;
• industria e raketave;
• lëshimi i pajisjeve sportive.

Me pirolizë të kripërave të acidit karboksilik, mund të merren ketone dhe aldehide. Karakteristikat e shkëlqyera termike të fibrave të karbonit lejojnë që ajo të përdoret në ngrohje dhe pads ngrohje. Ngrohje të tilla:

• ekonomike;
• i besueshëm;
• dallohen nga efikasiteti mbresëlënës;
• mos përhap rrezatim të rrezikshëm;
• relativisht kompakt;
• në mënyrë të përkryer të automatizuar;
• operuar pa probleme të panevojshme;
• mos përhapni zhurmë të jashtme.

Përbërjet e karbonit-karbonit përdoren në prodhimin e:

• mbështetës për kazanët;
• pjesë të ngushta për furrat e shkrirjes me vakum;
• pjesë tubulare për to.

Fushat shtesë të aplikimit përfshijnë:

• thika të bëra vetë;
• përdorimi për një valvul petale në motorë;
• përdorimi në ndërtim.

Ndërtuesit modernë e kanë përdorur prej kohësh këtë material jo vetëm për përforcim të jashtëm. Isshtë gjithashtu e nevojshme për të forcuar shtëpitë prej guri dhe pishinat. Shtresa përforcuese e ngjitur rikthen cilësitë e mbështetësve dhe trarëve në ura. Përdoret gjithashtu kur krijohen gropat septike dhe inkuadrohen rezervuarë natyralë, artificialë, kur punoni me një gropë dhe një gropë silosi.

Ju gjithashtu mund të riparoni dorezat e veglave, të rregulloni tubat, të rregulloni këmbët e mobiljeve, tubat, dorezat, kutitë e pajisjeve, pragjet e dritareve dhe dritaret PVC.