கார்பன் ஃபைபர் தொழில்துறையின் ஆழமான பகுப்பாய்வு: அதிக வளர்ச்சி, புதிய பொருட்களின் பரந்த இடம் மற்றும் உயர்தர பாதை

21 ஆம் நூற்றாண்டில் புதிய பொருட்களின் ராஜா என்று அழைக்கப்படும் கார்பன் ஃபைபர், பொருட்களில் ஒரு பிரகாசமான முத்து.கார்பன் ஃபைபர் (CF) என்பது 90% க்கும் அதிகமான கார்பன் உள்ளடக்கம் கொண்ட ஒரு வகையான கனிம ஃபைபர் ஆகும்.கரிம இழைகள் (விஸ்கோஸ் அடிப்படையிலான, சுருதி அடிப்படையிலான, பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் அடிப்படையிலான இழைகள், முதலியன) பைரோலைஸ் செய்யப்பட்டு அதிக வெப்பநிலையில் கார்பனேற்றப்பட்டு கார்பன் முதுகெலும்பை உருவாக்குகின்றன.

ஒரு புதிய தலைமுறை வலுவூட்டப்பட்ட ஃபைபர், கார்பன் ஃபைபர் சிறந்த இயந்திர மற்றும் இரசாயன பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது.இது கார்பன் பொருட்களின் உள்ளார்ந்த குணாதிசயங்களைக் கொண்டிருப்பது மட்டுமல்லாமல், ஜவுளி இழையின் மென்மை மற்றும் செயலாக்கத்தன்மையையும் கொண்டுள்ளது.எனவே, இது விண்வெளி, ஆற்றல் உபகரணங்கள், போக்குவரத்து, விளையாட்டு மற்றும் ஓய்வு துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

குறைந்த எடை: சிறந்த செயல்திறன் கொண்ட ஒரு மூலோபாய புதிய பொருளாக, கார்பன் ஃபைபரின் அடர்த்தி மெக்னீசியம் மற்றும் பெரிலியத்தின் அடர்த்தியானது, எஃகில் 1/4 க்கும் குறைவாக உள்ளது.கார்பன் ஃபைபர் கலவையை கட்டமைப்புப் பொருளாகப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் கட்டமைப்பு எடையை 30% - 40% வரை குறைக்கலாம்.

அதிக வலிமை மற்றும் உயர் மாடுலஸ்: கார்பன் ஃபைபரின் குறிப்பிட்ட வலிமை எஃகு விட 5 மடங்கு அதிகம் மற்றும் அலுமினிய கலவையை விட 4 மடங்கு அதிகம்;குறிப்பிட்ட மாடுலஸ் மற்ற கட்டமைப்பு பொருட்களின் 1.3-12.3 மடங்கு ஆகும்.

சிறிய விரிவாக்க குணகம்: பெரும்பாலான கார்பன் இழைகளின் வெப்ப விரிவாக்க குணகம் அறை வெப்பநிலையில் எதிர்மறையாக உள்ளது, 0 200-400 ℃, மற்றும் 1000 ℃ × 10-6 / K க்கு குறைவாக 1.5 மட்டுமே, அதிக வேலை காரணமாக விரிவாக்க மற்றும் சிதைப்பது எளிதானது அல்ல. வெப்ப நிலை.

நல்ல இரசாயன அரிப்பு எதிர்ப்பு: கார்பன் ஃபைபர் அதிக தூய கார்பன் உள்ளடக்கம் உள்ளது, மேலும் கார்பன் மிகவும் நிலையான இரசாயன கூறுகளில் ஒன்றாகும், இதன் விளைவாக அமிலம் மற்றும் கார சூழலில் அதன் மிகவும் நிலையான செயல்திறன் உள்ளது, இது அனைத்து வகையான இரசாயன அரிப்பு எதிர்ப்பு தயாரிப்புகளாக உருவாக்கப்படலாம்.

வலுவான சோர்வு எதிர்ப்பு: கார்பன் ஃபைபரின் அமைப்பு நிலையானது.பாலிமர் நெட்வொர்க்கின் புள்ளிவிவரங்களின்படி, மில்லியன் கணக்கான மன அழுத்த சோர்வு சோதனைகளுக்குப் பிறகு, கலவையின் வலிமை தக்கவைப்பு விகிதம் இன்னும் 60% ஆக உள்ளது, எஃகு 40%, அலுமினியம் 30% மற்றும் கண்ணாடி இழை வலுவூட்டப்பட்ட பிளாஸ்டிக் 20 மட்டுமே. % – 25%.

கார்பன் ஃபைபர் கலவை என்பது கார்பன் ஃபைபரை மீண்டும் வலுப்படுத்துவதாகும்.கார்பன் ஃபைபர் தனியாகப் பயன்படுத்தப்படலாம் மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட செயல்பாட்டைச் செய்ய முடியும் என்றாலும், அது ஒரு உடையக்கூடிய பொருள்.கார்பன் ஃபைபர் கலவையை உருவாக்க மேட்ரிக்ஸ் பொருளுடன் இணைந்தால் மட்டுமே அதன் இயந்திர பண்புகளை சிறப்பாக விளையாடி அதிக சுமைகளை சுமக்க முடியும்.

கார்பன் ஃபைபர்களை முன்னோடி வகை, உற்பத்தி முறை மற்றும் செயல்திறன் போன்ற பல்வேறு பரிமாணங்களின்படி வகைப்படுத்தலாம்.

முன்னோடி வகையின் படி: பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் (பான்) அடிப்படையிலானது, சுருதி அடிப்படையிலானது (ஐசோட்ரோபிக், மெசோபேஸ்);விஸ்கோஸ் பேஸ் (செல்லுலோஸ் பேஸ், ரேயான் பேஸ்).அவற்றில், பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் (பான்) அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபைபர் முக்கிய இடத்தைப் பிடித்துள்ளது, மேலும் அதன் வெளியீடு மொத்த கார்பன் ஃபைபரில் 90%க்கும் அதிகமாகவும், விஸ்கோஸ் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபைபர் 1% க்கும் குறைவாகவும் உள்ளது.

உற்பத்தி நிலைமைகள் மற்றும் முறைகளின்படி: கார்பன் ஃபைபர் (800-1600 ℃), கிராஃபைட் ஃபைபர் (2000-3000 ℃), செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் ஃபைபர், நீராவி வளர்ந்த கார்பன் ஃபைபர்.

இயந்திர பண்புகளின்படி, இது பொது வகை மற்றும் உயர் செயல்திறன் வகையாக பிரிக்கப்படலாம்: பொது வகை கார்பன் ஃபைபரின் வலிமை சுமார் 1000MPa, மற்றும் மாடுலஸ் சுமார் 100GPa ஆகும்;உயர் செயல்திறன் வகையை உயர் வலிமை வகை (வலிமை 2000mPa, மாடுலஸ் 250gpa) மற்றும் உயர் மாதிரி (மாடுலஸ் 300gpa அல்லது அதற்கு மேற்பட்டது) எனப் பிரிக்கலாம், இவற்றில் 4000mpa க்கும் அதிகமான வலிமையானது அல்ட்ரா-ஹை வலிமை வகை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் 450gpa க்கும் அதிகமான மாடுலஸ் அல்ட்ரா-ஹை மாடல் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

கயிற்றின் அளவைப் பொறுத்து, அதை சிறிய கயிறு மற்றும் பெரிய கயிறு எனப் பிரிக்கலாம்: சிறிய கயிறு கார்பன் ஃபைபர் முக்கியமாக ஆரம்ப கட்டத்தில் 1K, 3K மற்றும் 6K ஆகும், மேலும் படிப்படியாக 12K மற்றும் 24K ஆக உருவாக்கப்பட்டது, இது முக்கியமாக விண்வெளி, விளையாட்டுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மற்றும் ஓய்வு மைதானங்கள்.48K க்கு மேல் உள்ள கார்பன் ஃபைபர்கள் பொதுவாக பெரிய இழுவை கார்பன் ஃபைபர்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, இதில் 48K, 60K, 80K போன்றவை முக்கியமாக தொழில்துறை துறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

இழுவிசை வலிமை மற்றும் இழுவிசை மாடுலஸ் ஆகியவை கார்பன் ஃபைபரின் பண்புகளை மதிப்பிடுவதற்கான இரண்டு முக்கிய குறியீடுகளாகும்.இதன் அடிப்படையில், சீனா 2011 இல் PAN அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபைபருக்கான தேசிய தரநிலையை (GB / t26752-2011) அறிவித்தது. அதே நேரத்தில், உலகளாவிய கார்பன் ஃபைபர் துறையில் டோரேயின் முழுமையான முன்னணி நன்மை காரணமாக, பெரும்பாலான உள்நாட்டு உற்பத்தியாளர்களும் டோரேயின் வகைப்பாடு தரநிலையை ஏற்றுக்கொண்டனர். ஒரு குறிப்பு.

1.2 உயர் தடைகள் அதிக கூடுதல் மதிப்பைக் கொண்டு வருகின்றன.செயல்முறையை மேம்படுத்துதல் மற்றும் வெகுஜன உற்பத்தியை உணர்ந்துகொள்வது கணிசமாக செலவைக் குறைத்து செயல்திறனை அதிகரிக்கும்

1.2.1 தொழில்துறையின் தொழில்நுட்பத் தடை அதிகமாக உள்ளது, முன்னோடி உற்பத்தி மையமாக உள்ளது, மேலும் கார்பனேற்றம் மற்றும் ஆக்சிஜனேற்றம் முக்கியமானது

கார்பன் ஃபைபர் உற்பத்தி செயல்முறை சிக்கலானது, இதற்கு உயர் உபகரணங்கள் மற்றும் தொழில்நுட்பம் தேவைப்படுகிறது.ஒவ்வொரு இணைப்பின் துல்லியம், வெப்பநிலை மற்றும் நேரத்தின் கட்டுப்பாடு இறுதி தயாரிப்பின் தரத்தை பெரிதும் பாதிக்கும்.பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் கார்பன் ஃபைபர், ஒப்பீட்டளவில் எளிமையான தயாரிப்பு செயல்முறை, குறைந்த உற்பத்திச் செலவு மற்றும் மூன்று கழிவுகளை வசதியாக அகற்றுதல் ஆகியவற்றின் காரணமாக தற்போது மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் மற்றும் அதிக வெளியீட்டு கார்பன் ஃபைபராக மாறியுள்ளது.முக்கிய மூலப்பொருளான புரொப்பேன் கச்சா எண்ணெயிலிருந்து தயாரிக்கப்படலாம், மேலும் PAN கார்பன் ஃபைபர் தொழில் சங்கிலியானது முதன்மை ஆற்றல் முதல் முனையப் பயன்பாடு வரை முழுமையான உற்பத்தி செயல்முறையை உள்ளடக்கியது.

கச்சா எண்ணெயில் இருந்து புரொப்பேன் தயாரிக்கப்பட்ட பிறகு, புரொப்பேன் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட வினையூக்கி டீஹைட்ரஜனேற்றம் (PDH) மூலம் புரோப்பிலீன் பெறப்பட்டது;

அக்ரிலோனிட்ரைல் புரோபிலீனின் அமோக்சிடேஷன் மூலம் பெறப்பட்டது.பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் (பான்) முன்னோடி பாலிமரைசேஷன் மற்றும் அக்ரிலோனிட்ரைலின் நூற்பு மூலம் பெறப்பட்டது;

பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் முன் ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்பட்டு, குறைந்த மற்றும் அதிக வெப்பநிலையில் கார்பன் ஃபைபரைப் பெறுவதற்கு கார்பனேற்றப்படுகிறது, இது கார்பன் ஃபைபர் துணி மற்றும் கார்பன் ஃபைபர் கலவைகளை உற்பத்தி செய்வதற்கு கார்பன் ஃபைபர் ப்ரீப்ரெக் செய்யப்படலாம்;

கார்பன் ஃபைபர் பிசின், மட்பாண்டங்கள் மற்றும் பிற பொருட்களுடன் இணைந்து கார்பன் ஃபைபர் கலவைகளை உருவாக்குகிறது.இறுதியாக, கீழ்நிலை பயன்பாடுகளுக்கான இறுதி தயாரிப்புகள் பல்வேறு வடிவமைத்தல் செயல்முறைகளால் பெறப்படுகின்றன;

முன்னோடியின் தரம் மற்றும் செயல்திறன் நிலை கார்பன் ஃபைபரின் இறுதி செயல்திறனை நேரடியாக தீர்மானிக்கிறது.எனவே, நூற்பு கரைசலின் தரத்தை மேம்படுத்துதல் மற்றும் முன்னோடி உருவாக்கும் காரணிகளை மேம்படுத்துதல் ஆகியவை உயர்தர கார்பன் ஃபைபர் தயாரிப்பதற்கான முக்கிய புள்ளிகளாகின்றன.

"பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபைபர் முன்னோடி உற்பத்தி செயல்முறை பற்றிய ஆராய்ச்சி" படி, நூற்பு செயல்முறை முக்கியமாக மூன்று வகைகளை உள்ளடக்கியது: ஈர சுழல், உலர் நூற்பு மற்றும் உலர் ஈரமான நூற்பு.தற்போது, ​​ஈரமான நூற்பு மற்றும் உலர் வெட் ஸ்பின்னிங் முக்கியமாக உள்நாட்டிலும் வெளிநாட்டிலும் பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் முன்னோடியை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவற்றில் ஈரமான நூற்பு மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

வெட் ஸ்பின்னிங் முதலில் ஸ்பின்னெரெட் துளையிலிருந்து சுழலும் கரைசலை வெளியேற்றுகிறது, மேலும் சுழலும் கரைசல் சிறிய ஓட்டத்தின் வடிவத்தில் உறைதல் குளியலில் நுழைகிறது.பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் ஸ்பின்னிங் கரைசலின் நூற்பு நுட்பம் என்னவென்றால், ஸ்பின்னிங் கரைசலில் டிஎம்எஸ்ஓவின் செறிவு மற்றும் உறைதல் குளியல் இடையே ஒரு பெரிய இடைவெளி உள்ளது, மேலும் உறைதல் குளியல் மற்றும் பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் கரைசலில் உள்ள நீரின் செறிவுக்கும் இடையே பெரிய இடைவெளி உள்ளது.மேற்கூறிய இரண்டு செறிவு வேறுபாடுகளின் தொடர்புகளின் கீழ், திரவமானது இரண்டு திசைகளில் பரவத் தொடங்குகிறது, இறுதியாக வெகுஜன பரிமாற்றம், வெப்ப பரிமாற்றம், கட்ட சமநிலை இயக்கம் மற்றும் பிற செயல்முறைகள் மூலம் இழைகளாக ஒடுங்குகிறது.

முன்னோடி உற்பத்தியில், டிஎம்எஸ்ஓவின் எஞ்சிய அளவு, ஃபைபர் அளவு, மோனோஃபிலமென்ட் வலிமை, மாடுலஸ், நீட்சி, எண்ணெய் உள்ளடக்கம் மற்றும் கொதிக்கும் நீர் சுருக்கம் ஆகியவை முன்னோடியின் தரத்தை பாதிக்கும் முக்கிய காரணிகளாகின்றன.DMSO இன் எஞ்சிய அளவை உதாரணமாக எடுத்துக் கொண்டால், இறுதி கார்பன் ஃபைபர் தயாரிப்பின் முன்னோடி, குறுக்குவெட்டு நிலை மற்றும் CV மதிப்பு ஆகியவற்றின் வெளிப்படையான பண்புகளில் இது செல்வாக்கு செலுத்துகிறது.DMSO இன் எஞ்சிய அளவு குறைவாக இருந்தால், உற்பத்தியின் செயல்திறன் அதிகமாகும்.உற்பத்தியில், டிஎம்எஸ்ஓ முக்கியமாக கழுவுவதன் மூலம் அகற்றப்படுகிறது, எனவே கழுவும் வெப்பநிலை, நேரம், உப்பு நீக்கப்பட்ட நீரின் அளவு மற்றும் சலவை சுழற்சியின் அளவு ஆகியவற்றை எவ்வாறு கட்டுப்படுத்துவது என்பது ஒரு முக்கிய இணைப்பாகிறது.

உயர்தர பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் முன்னோடி பின்வரும் பண்புகளைக் கொண்டிருக்க வேண்டும்: அதிக அடர்த்தி, அதிக படிகத்தன்மை, பொருத்தமான வலிமை, வட்ட குறுக்குவெட்டு, குறைவான உடல் குறைபாடுகள், மென்மையான மேற்பரப்பு மற்றும் சீரான மற்றும் அடர்த்தியான தோல் மைய அமைப்பு.

கார்பனேற்றம் மற்றும் ஆக்சிஜனேற்றத்தின் வெப்பநிலை கட்டுப்பாடு முக்கியமானது.கார்பனேற்றம் மற்றும் ஆக்சிஜனேற்றம் என்பது முன்னோடியிலிருந்து கார்பன் ஃபைபர் இறுதிப் பொருட்களின் உற்பத்தியில் இன்றியமையாத படியாகும்.இந்த கட்டத்தில், வெப்பநிலையின் துல்லியம் மற்றும் வரம்பு துல்லியமாக கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும், இல்லையெனில், கார்பன் ஃபைபர் தயாரிப்புகளின் இழுவிசை வலிமை கணிசமாக பாதிக்கப்படும், மேலும் கம்பி உடைப்புக்கு கூட வழிவகுக்கும்.

Preoxidation (200-300 ℃): ப்ரீஆக்சிடேஷன் செயல்பாட்டில், PAN முன்னோடி ஆக்ஸிஜனேற்ற வளிமண்டலத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட பதற்றத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் மெதுவாகவும் மென்மையாகவும் ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்படுகிறது, பான் நேரான சங்கிலியின் அடிப்படையில் அதிக எண்ணிக்கையிலான வளைய அமைப்புகளை உருவாக்குகிறது. அதிக வெப்பநிலை சிகிச்சையை தாங்கும் நோக்கத்தை அடைய.

கார்பனேற்றம் (அதிகபட்ச வெப்பநிலை 1000 ℃) : கார்பனைசேஷன் செயல்முறை மந்த வளிமண்டலத்தில் மேற்கொள்ளப்பட வேண்டும்.கார்பனேற்றத்தின் ஆரம்ப கட்டத்தில், பான் சங்கிலி உடைந்து, குறுக்கு இணைப்பு எதிர்வினை தொடங்குகிறது;வெப்பநிலையின் அதிகரிப்புடன், வெப்ப சிதைவு எதிர்வினை அதிக எண்ணிக்கையிலான சிறிய மூலக்கூறு வாயுக்களை வெளியிடத் தொடங்குகிறது, மேலும் கிராஃபைட் அமைப்பு உருவாகத் தொடங்குகிறது;வெப்பநிலை மேலும் அதிகரித்தபோது, ​​கார்பன் உள்ளடக்கம் வேகமாக அதிகரித்து கார்பன் ஃபைபர் உருவாகத் தொடங்கியது.

கிராஃபிடைசேஷன் (சிகிச்சையின் வெப்பநிலை 2000 ℃ க்கு மேல்): கிராஃபிடைசேஷன் என்பது கார்பன் ஃபைபர் உற்பத்திக்கு அவசியமான செயல் அல்ல, ஆனால் ஒரு விருப்பமான செயல்முறை.கார்பன் ஃபைபரின் உயர் மீள் மாடுலஸ் எதிர்பார்க்கப்பட்டால், கிராஃபிடைசேஷன் தேவை;கார்பன் ஃபைபரின் அதிக வலிமை எதிர்பார்க்கப்பட்டால், கிராஃபிடைசேஷன் தேவையில்லை.கிராஃபிடைசேஷன் செயல்பாட்டில், அதிக வெப்பநிலை ஃபைபர் ஒரு வளர்ந்த கிராஃபைட் கண்ணி கட்டமைப்பை உருவாக்குகிறது, மேலும் இறுதி தயாரிப்பைப் பெற வரைதல் மூலம் கட்டமைப்பு ஒருங்கிணைக்கப்படுகிறது.

உயர் தொழில்நுட்ப தடைகள் கீழ்நிலை தயாரிப்புகளுக்கு அதிக கூடுதல் மதிப்பை வழங்குகின்றன, மேலும் விமான கலவைகளின் விலை கச்சா பட்டை விட 200 மடங்கு அதிகம்.கார்பன் ஃபைபர் தயாரிப்பின் அதிக சிரமம் மற்றும் சிக்கலான செயல்முறையின் காரணமாக, தயாரிப்புகளின் கீழ்நிலை, கூடுதல் மதிப்பு அதிகமாகும்.குறிப்பாக விண்வெளித் துறையில் பயன்படுத்தப்படும் உயர்நிலை கார்பன் ஃபைபர் கலவைகளுக்கு, கீழ்நிலை வாடிக்கையாளர்கள் அதன் நம்பகத்தன்மை மற்றும் நிலைத்தன்மையின் மீது மிகவும் கடுமையான தேவைகளைக் கொண்டிருப்பதால், தயாரிப்பு விலையும் சாதாரண கார்பன் ஃபைபருடன் ஒப்பிடும்போது வடிவியல் பல வளர்ச்சியைக் காட்டுகிறது.