21-asrda yangi materiallar qiroli sifatida tanilgan uglerod tolasi materiallarda yorqin marvariddir.Uglerod tolasi (CF) 90% dan ortiq uglerod tarkibiga ega bo'lgan noorganik tolaning bir turi.Organik tolalar (viskon asosli, pitch asosli, poliakrilonitril asosli tolalar va boshqalar) uglerod magistralini hosil qilish uchun yuqori haroratda pirolizlanadi va karbonlanadi.
Yangi avlod mustahkamlangan tola sifatida uglerod tolasi mukammal mexanik va kimyoviy xususiyatlarga ega.U nafaqat uglerod materiallarining o'ziga xos xususiyatlariga ega, balki to'qimachilik tolasining yumshoqligi va qayta ishlanishiga ham ega.Shuning uchun u aerokosmik, energiya uskunalari, transport, sport va dam olish sohalarida keng qo'llaniladi.
Engil vazn: mukammal ishlashga ega strategik yangi material sifatida uglerod tolasining zichligi magniy va berilliy zichligi bilan deyarli bir xil, po'latdan 1/4 dan kam.Strukturaviy material sifatida uglerod tolasi kompozitsiyasidan foydalanish strukturaning og'irligini 30% - 40% ga kamaytirishi mumkin.
Yuqori quvvat va yuqori modul: uglerod tolasining o'ziga xos kuchi po'latdan 5 baravar yuqori va alyuminiy qotishmasidan 4 baravar yuqori;Maxsus modul boshqa konstruktiv materiallardan 1,3-12,3 baravar ko'p.
Kichik kengayish koeffitsienti: ko'pgina uglerod tolalarining termal kengayish koeffitsienti xona haroratida manfiy, 200-400 ℃ da 0 va 1000 ℃ × 10-6 / K dan kam bo'lgan haroratda atigi 1,5, yuqori ish tufayli kengayishi va deformatsiyasi oson emas. harorat.
Yaxshi kimyoviy korroziyaga chidamlilik: uglerod tolasi yuqori sof uglerod tarkibiga ega va uglerod eng barqaror kimyoviy elementlardan biri bo'lib, kislota va gidroksidi muhitda juda barqaror ishlashga olib keladi, bu esa barcha turdagi kimyoviy korroziyaga qarshi mahsulotlarga aylantirilishi mumkin.
Kuchli charchoqqa chidamlilik: uglerod tolasining tuzilishi barqaror.Polimer tarmog'ining statistik ma'lumotlariga ko'ra, millionlab stressli charchoq sinovlaridan so'ng, kompozitning mustahkamligini saqlash darajasi hali ham 60%, po'latdan 40%, alyuminiy 30% va shisha tolali temir plastmassa atigi 20% ni tashkil qiladi. % - 25%.
Karbonli tolali kompozit - bu uglerod tolasini qayta mustahkamlash.Garchi uglerod tolasi yolg'iz ishlatilishi va ma'lum bir funktsiyani bajarishi mumkin bo'lsa-da, u mo'rt materialdir.U uglerod tolasi kompozitsiyasini hosil qilish uchun matritsa materiali bilan birlashganda, u mexanik xususiyatlariga yaxshiroq o'ynashi va ko'proq yuk ko'tarishi mumkin.
Uglerod tolalari oldingi turi, ishlab chiqarish usuli va ishlashi kabi turli o'lchamlarga ko'ra tasniflanishi mumkin
Prekursor turiga ko'ra: poliakrilonitril (Pan) asosli, pitch asosli (izotropik, mezofaza);Viskoza asosi (tsellyuloza asosi, rayon asosi).Ular orasida poliakrilonitril (Pan) asosidagi uglerod tolasi asosiy o'rinni egallaydi va uning ishlab chiqarilishi umumiy uglerod tolasining 90% dan ortig'ini, viskoza asosidagi uglerod tolasi esa 1% dan kamroqni tashkil qiladi.
Ishlab chiqarish shartlari va usullariga ko'ra: uglerod tolasi (800-1600 ℃), grafit tolasi (2000-3000 ℃), faollashtirilgan uglerod tolasi, bug 'o'stirilgan uglerod tolasi.
Mexanik xususiyatlarga ko'ra, uni umumiy turdagi va yuqori samarali turga bo'lish mumkin: umumiy turdagi uglerod tolasining kuchi taxminan 1000MPa, modul esa taxminan 100GPa;Yuqori mahsuldorlik turi yuqori quvvat turiga (kuch 2000 mPa, modul 250 gpa) va yuqori modelga (modul 300 gpa yoki undan ko'p) bo'linishi mumkin, ular orasida 4000 mpa dan katta quvvat ultra yuqori quvvat turi deb ataladi va 450 gpa dan katta modul ultra yuqori model deb ataladi.
Yelkaning o'lchamiga ko'ra, uni kichik tortma va katta tortmalarga bo'lish mumkin: kichik tortma uglerod tolasi asosan dastlabki bosqichda 1K, 3K va 6K ni tashkil qiladi va asta-sekin 12K va 24K ga aylanadi, bu asosan aerokosmik, sportda qo'llaniladi. va dam olish maydonlari.48K dan yuqori uglerod tolalari odatda sanoat sohalarida ishlatiladigan 48K, 60K, 80K va boshqalarni o'z ichiga olgan yirik uglerod tolalari deb ataladi.
Uzatilish kuchi va kuchlanish moduli uglerod tolasining xususiyatlarini baholash uchun ikkita asosiy ko'rsatkichdir.Shunga asoslanib, Xitoy 2011 yilda PAN asosidagi uglerod tolasi uchun milliy standartni (GB / t26752-2011) e'lon qildi. Shu bilan birga, Torayning global uglerod tolasi sanoatida mutlaq etakchi ustunligi tufayli, ko'pchilik mahalliy ishlab chiqaruvchilar ham Torayning tasniflash standartini qabul qiladilar. ma'lumotnoma sifatida.
1.2 yuqori to'siqlar yuqori qo'shimcha qiymat keltiradi.Jarayonni takomillashtirish va ommaviy ishlab chiqarishni amalga oshirish xarajatlarni sezilarli darajada kamaytirishi va samaradorlikni oshirishi mumkin
1.2.1 Sanoatning texnik to'sig'i yuqori, prekursor ishlab chiqarish asosiy hisoblanadi va karbonizatsiya va oksidlanish asosiy hisoblanadi.
Uglerod tolasini ishlab chiqarish jarayoni murakkab, bu esa yuqori texnika va texnologiyani talab qiladi.Har bir havolaning aniqligi, harorati va vaqtini nazorat qilish yakuniy mahsulot sifatiga katta ta'sir qiladi.Poliakrilonitril uglerod tolasi nisbatan sodda tayyorlash jarayoni, past ishlab chiqarish xarajati va uchta chiqindilarni qulay tarzda yo'q qilish tufayli eng ko'p ishlatiladigan va eng yuqori ishlab chiqarilgan uglerod tolasiga aylandi.Asosiy xomashyo propan xom neftdan tayyorlanishi mumkin va PAN uglerod tolasi sanoat zanjiri asosiy energiyadan terminalga qadar to'liq ishlab chiqarish jarayonini o'z ichiga oladi.
Xom neftdan propan tayyorlangandan so'ng, propilen propanning selektiv katalitik dehidrogenatsiyasi (PDH) yo'li bilan olingan;
Akrilonitril propilenni amoksidlash orqali olingan.Poliakrilonitril (Pan) kashshofi akrilonitrilning polimerizatsiyasi va yigirilishi natijasida olingan;
Poliakrilonitril uglerod tolasini olish uchun oldindan oksidlanadi, past va yuqori haroratda karbonlashtiriladi, u uglerod tolali mato va uglerod tolasi kompozitlarini ishlab chiqarish uchun uglerod tolasi prepregiga aylantirilishi mumkin;
Uglerod tolasi uglerod tolasi kompozitlarini hosil qilish uchun qatronlar, keramika va boshqa materiallar bilan birlashtiriladi.Nihoyat, quyi oqim ilovalari uchun yakuniy mahsulotlar turli kalıplama jarayonlari bilan olinadi;
Prekursorning sifati va ishlash darajasi to'g'ridan-to'g'ri uglerod tolasining yakuniy ishlashini aniqlaydi.Shuning uchun yigiruv eritmasining sifatini oshirish va prekursorlarni shakllantirish omillarini optimallashtirish yuqori sifatli uglerod tolasini tayyorlashning asosiy nuqtalariga aylanadi.
"Poliakrilonitril asosidagi uglerod tolasi prekursorini ishlab chiqarish jarayoni bo'yicha tadqiqotlar" ma'lumotlariga ko'ra, yigiruv jarayoni asosan uchta toifani o'z ichiga oladi: nam yigirish, quruq yigirish va quruq nam yigirish.Hozirgi vaqtda nam yigirish va quruq nam yigirish asosan uyda va chet elda poliakrilonitril prekursorini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, ular orasida nam yigirish eng keng tarqalgan.
Nam yigirish avval aylanuvchi eritmani spinner teshigidan chiqarib tashlaydi va yigiruv eritmasi koagulyatsion vannaga kichik oqim shaklida kiradi.Poliakrilonitril yigiruv eritmasining yigiruv mexanizmi shundan iboratki, yigiruv eritmasi va koagulyatsion vannadagi DMSO kontsentratsiyasi o'rtasida katta bo'shliq mavjud, shuningdek, koagulyatsion vanna va poliakrilonitril eritmasidagi suv konsentratsiyasi o'rtasida ham katta bo'shliq mavjud.Yuqoridagi ikkita kontsentratsiya farqining o'zaro ta'siri ostida suyuqlik ikki yo'nalishda tarqala boshlaydi va nihoyat massa uzatish, issiqlik uzatish, fazaviy muvozanat harakati va boshqa jarayonlar orqali filamentlarga kondensatsiyalanadi.
Prekursorni ishlab chiqarishda DMSO ning qoldiq miqdori, tolaning o'lchami, monofilament kuchi, moduli, cho'zilishi, yog 'miqdori va qaynoq suvning qisqarishi prekursor sifatiga ta'sir qiluvchi asosiy omillarga aylanadi.DMSO ning qoldiq miqdorini misol tariqasida oladigan bo'lsak, u oxirgi uglerod tolasi mahsulotining prekursorning ko'rinadigan xususiyatlariga, kesma holatiga va CV qiymatiga ta'sir qiladi.DMSO ning qoldiq miqdori qanchalik past bo'lsa, mahsulotning ishlashi shunchalik yuqori bo'ladi.Ishlab chiqarishda DMSO asosan yuvish yo'li bilan chiqariladi, shuning uchun yuvish harorati, vaqtini, tuzsizlangan suv miqdorini va yuvish davrining miqdorini qanday nazorat qilish muhim bo'g'inga aylanadi.
Yuqori sifatli poliakrilonitril kashshofi quyidagi xususiyatlarga ega bo'lishi kerak: yuqori zichlik, yuqori kristallik, mos quvvat, dairesel kesma, kamroq jismoniy nuqsonlar, silliq sirt va bir xil va zich teri yadrosi tuzilishi.
Karbonizatsiya va oksidlanishning haroratni nazorat qilish asosiy hisoblanadi.Karbonizatsiya va oksidlanish uglerod tolasining yakuniy mahsulotlarini prekursordan ishlab chiqarishda muhim qadamdir.Ushbu bosqichda haroratning aniqligi va diapazoni aniq nazorat qilinishi kerak, aks holda uglerod tolasi mahsulotlarining kuchlanish kuchi sezilarli darajada ta'sir qiladi va hatto simning uzilishiga olib keladi.
Preoksidlanish (200-300 ℃): preoksidlanish jarayonida PAN kashshofi oksidlovchi atmosferada ma'lum bir kuchlanishni qo'llash orqali asta-sekin va engil oksidlanadi, pan to'g'ri zanjir asosida ko'p sonli halqa tuzilmalarini hosil qiladi, shuning uchun yuqori haroratli ishlov berishga bardosh berish maqsadiga erishing.
Karbonizatsiya (maksimal harorat 1000 ℃ dan past bo'lmagan): karbonizatsiya jarayoni inert atmosferada amalga oshirilishi kerak.Karbonizatsiyaning dastlabki bosqichida pan zanjiri uziladi va o'zaro bog'lanish reaktsiyasi boshlanadi;Haroratning oshishi bilan termal parchalanish reaktsiyasi ko'p miqdorda kichik molekula gazlarini chiqara boshlaydi va grafit strukturasi shakllana boshlaydi;Harorat yanada ko'tarilgach, uglerod miqdori tez o'sdi va uglerod tolasi shakllana boshladi.
Grafitizatsiya (davolash harorati 2000 ℃ dan yuqori): grafitizatsiya uglerod tolasi ishlab chiqarish uchun zaruriy jarayon emas, balki ixtiyoriy jarayondir.Agar uglerod tolasining yuqori elastik moduli kutilsa, grafitizatsiya kerak;Agar uglerod tolasining yuqori quvvati kutilsa, grafitizatsiya kerak emas.Grafitizatsiya jarayonida yuqori harorat tolani ishlab chiqilgan grafit mash tuzilishiga aylantiradi va struktura yakuniy mahsulotni olish uchun chizilgan holda birlashtiriladi.
Yuqori texnik to'siqlar quyi oqim mahsulotlarini yuqori qo'shimcha qiymat bilan ta'minlaydi va aviatsiya kompozitlarining narxi ipak xom ashyosidan 200 baravar yuqori.Uglerod tolasini tayyorlash va murakkab jarayonning yuqori qiyinligi tufayli mahsulotlarning quyi oqimi qanchalik ko'p bo'lsa, qo'shimcha qiymat shunchalik yuqori bo'ladi.Ayniqsa, aerokosmik sohada qo'llaniladigan yuqori sifatli uglerod tolali kompozitlar uchun, chunki quyi oqim mijozlari uning ishonchliligi va barqarorligi bo'yicha juda qattiq talablarga ega, mahsulot narxi ham oddiy uglerod tolasi bilan solishtirganda geometrik ko'p o'sishni ko'rsatadi.
Yuborilgan vaqt: 22-iyul-2021