Koltrefjar, þekktar sem konungur nýrra efna á 21. öld, eru björt perla í efnum.Koltrefjar (CF) eru eins konar ólífrænar trefjar með meira en 90% kolefnisinnihald.Lífrænar trefjar (trefjar sem byggjast á viskósu, bikaðar, pólýakrýlonítríltrefjar, o.s.frv.) eru hitahreinsaðar og kolsýrðar við háan hita til að mynda kolefnisstoð.
Sem ný kynslóð af styrktum trefjum hefur koltrefjar framúrskarandi vélræna og efnafræðilega eiginleika.Það hefur ekki aðeins eðlislæga eiginleika kolefnisefna heldur hefur það einnig mýkt og vinnsluhæfni textíltrefja.Þess vegna er það mikið notað í geimferðum, orkubúnaði, flutningum, íþrótta- og tómstundasviðum
Létt þyngd: sem stefnumótandi nýtt efni með framúrskarandi frammistöðu er þéttleiki koltrefja næstum sá sami og magnesíum og berýlíum, minna en 1/4 af stáli.Með því að nota koltrefjasamsett efni sem byggingarefni geturðu dregið úr byggingarþyngd um 30% - 40%.
Hár styrkur og hár stuðull: sérstakur styrkur koltrefja er 5 sinnum hærri en stál og 4 sinnum hærri en álblöndu;Sérstakur stuðullinn er 1,3-12,3 sinnum af öðrum burðarefnum.
Lítill stækkunarstuðull: hitastækkunarstuðull flestra koltrefja er neikvæður við stofuhita, 0 við 200-400 ℃ og aðeins 1,5 við minna en 1000 ℃ × 10-6 / K, ekki auðvelt að stækka og afmynda vegna mikillar vinnu hitastig.
Góð efnatæringarþol: Koltrefjar hafa mikið hreint kolefnisinnihald og kolefni er einn af stöðugustu efnaþáttunum, sem leiðir til mjög stöðugrar frammistöðu þess í sýru- og basaumhverfi, sem hægt er að búa til alls kyns efnafræðilega tæringarvörn.
Sterk þreytuþol: uppbygging koltrefja er stöðug.Samkvæmt tölfræði fjölliða netsins, eftir milljónir lota af streituþreytuprófi, er styrkleikahlutfall samsettu efnisins enn 60%, en stál er 40%, ál er 30% og glertrefjastyrkt plast er aðeins 20 % – 25%.
Samsett koltrefja er endurstyrking koltrefja.Þó að hægt sé að nota koltrefjar einar og sér og gegna ákveðnu hlutverki, þá er það brothætt efni eftir allt saman.Aðeins þegar það er blandað saman við fylkisefnið til að mynda koltrefjasamsett efni getur það gefið betri leik í vélrænni eiginleika þess og borið meira álag.
Hægt er að flokka koltrefjar eftir mismunandi stærðum eins og gerð forvera, framleiðsluaðferð og frammistöðu
Samkvæmt tegund forvera: pólýakrýlonítríl (Pan) byggt, bik byggt (ísótrópískt, mesófasa);Viskósugrunnur (sellulósagrunnur, rayongrunnur).Meðal þeirra eru kolefnistrefjar byggðar á pólýakrýlonítríl (Pan) aðalstöðu og framleiðsla þeirra er meira en 90% af heildar koltrefjum, en viskósu byggðir koltrefjar eru minna en 1%.
Samkvæmt framleiðsluskilyrðum og aðferðum: koltrefjar (800-1600 ℃), grafíttrefjar (2000-3000 ℃), virkjaðar koltrefjar, gufuræktaðar koltrefjar.
Samkvæmt vélrænni eiginleikum er hægt að skipta því í almenna gerð og afkastamikil gerð: styrkur almennrar gerð kolefnistrefja er um 1000MPa og stuðullinn er um 100GPa;Hágæða gerð má skipta í hástyrktargerð (styrkur 2000mPa, stuðull 250gpa) og hágæða gerð (stuðull 300gpa eða meira), þar á meðal er styrkur sem er meiri en 4000mpa einnig kallaður ofurhástyrkur tegund og stuðullinn stærri en 450gpa er kölluð ultra-high model.
Samkvæmt stærð togsins er hægt að skipta því í lítið tog og stórt tog: lítið tog kolefnistrefjar eru aðallega 1K, 3K og 6K á upphafsstigi og þróast smám saman í 12K og 24K, sem er aðallega notað í geimferðum, íþróttum og frístundavelli.Koltrefjar yfir 48K eru venjulega kallaðar stórar koltrefjar, þar á meðal 48K, 60K, 80K, osfrv., sem eru aðallega notaðar á iðnaðarsviðum.
Togstyrkur og togstuðull eru tveir aðalvísitölur til að meta eiginleika koltrefja.Byggt á þessu kynnti Kína landsstaðalinn fyrir PAN-undirstaða koltrefja (GB / t26752-2011) árið 2011. Á sama tíma, vegna algjörs leiðandi forskots Toray í alþjóðlegum koltrefjaiðnaði, samþykkja flestir innlendir framleiðendur einnig flokkunarstaðal Toray. sem tilvísun.
1.2 miklar hindranir hafa mikinn virðisauka.Að bæta ferli og gera fjöldaframleiðslu getur dregið verulega úr kostnaði og aukið skilvirkni
1.2.1 tæknileg hindrun iðnaðarins er mikil, undanfaraframleiðslan er kjarninn og kolsýring og oxun er lykillinn
Framleiðsluferlið koltrefja er flókið, sem krefst mikils búnaðar og tækni.Stýring á nákvæmni, hitastigi og tíma hvers hlekks mun hafa mikil áhrif á gæði endanlegrar vöru.Pólýakrýlonítríl koltrefjar eru orðnar mest notaðar og mest framleiðsla koltrefja um þessar mundir vegna tiltölulega einfalds undirbúningsferlis, lágs framleiðslukostnaðar og þægilegrar förgunar þriggja úrgangs.Aðalhráefnið própan er hægt að búa til úr hráolíu og PAN koltrefjaiðnaðarkeðjan felur í sér fullkomið framleiðsluferli frá frumorku til lokanotkunar.
Eftir að própan var búið til úr hráolíu, var própýlen fengin með sértækri hvatavötnun (PDH) á própani;
Akrýlónítríl var fengið með ammoxun á própýleni.Pólýakrýlonítríl (Pan) forefni var fengið með fjölliðun og spuna á akrýnítríl;
Pólýakrýlonítríl er foroxað, kolsýrt við lágt og háan hita til að fá koltrefjar, sem hægt er að gera í koltrefjaefni og koltrefjaforpreg til framleiðslu á koltrefjasamsetningum;
Koltrefjar eru sameinaðar plastefni, keramik og önnur efni til að mynda koltrefjasamsetningar.Að lokum eru lokaafurðir fyrir niðurstreymisnotkun fengnar með ýmsum mótunarferlum;
Gæði og frammistöðu stig forvera ákvarða beint endanlega frammistöðu koltrefja.Þess vegna verða að bæta gæði spunalausnar og hagræðingu þátta forveramyndunar lykilatriði við undirbúning hágæða koltrefja.
Samkvæmt „Rannsóknum á framleiðsluferli pólýakrýlonítríls sem byggir á koltrefjaforefni“, nær spunaferli aðallega í þrjá flokka: blautsnúning, þurrsnúning og þurr blautsnúning.Sem stendur eru blautspinning og þurr blautspinning aðallega notuð til að framleiða pólýakrýlonítríl forvera heima og erlendis, þar á meðal blautsnúningur er mest notaður.
Blautur spunning þrýstir fyrst spunalausninni út úr spunaholinu og spunalausnin fer inn í storkubaðið í formi lítillar flæðis.Snúningsbúnaður pólýakrýlonítrílssnúningslausnar er að það er stórt bil á milli styrks DMSO í spunalausn og storkubaði, og það er líka stórt bil á milli styrks vatns í storkubaði og pólýakrýlonítríllausn.Undir samspili ofangreindra tveggja styrkmismuna byrjar vökvinn að dreifast í tvær áttir og þéttist að lokum í þráða með massaflutningi, hitaflutningi, fasajafnvægishreyfingu og öðrum ferlum.
Við framleiðslu á forefni verða afgangsmagn DMSO, trefjastærð, styrkleiki einþráða, stuðull, lenging, olíuinnihald og rýrnun sjóðandi vatns lykilþættirnir sem hafa áhrif á gæði forefnisins.Með því að taka afgangsmagn DMSO sem dæmi, hefur það áhrif á augljósa eiginleika forefnis, þversniðsástand og CV gildi loka koltrefjaafurðarinnar.Því lægra sem afgangsmagn DMSO er, því meiri afköst vörunnar.Í framleiðslu er DMSO aðallega fjarlægt með þvotti, þannig að hvernig á að stjórna þvottahitastigi, tíma, magni afsaltaðs vatns og magn þvottaferils verður mikilvægur hlekkur.
Hágæða pólýakrýlonítríl forefni ætti að hafa eftirfarandi eiginleika: hár þéttleiki, hár kristöllun, viðeigandi styrkur, hringlaga þversnið, minni líkamlegir gallar, slétt yfirborð og einsleit og þétt húðkjarna uppbygging.
Hitastýring kolsýringar og oxunar er lykillinn.Kolsýring og oxun er nauðsynlegt skref í framleiðslu á lokaafurðum koltrefja úr forvera.Í þessu skrefi ætti að stjórna nákvæmni og hitastigi nákvæmlega, annars mun togstyrkur koltrefjaafurða verða fyrir verulegum áhrifum og jafnvel leiða til vírbrots.
Foroxun (200-300 ℃): í foroxunarferlinu er PAN-forverinn hægt og rólega oxaður með því að beita ákveðinni spennu í oxandi andrúmsloftinu, sem myndar mikinn fjölda hringbygginga á grundvelli beinni keðju pönnu, þannig að ná þeim tilgangi að þola hærri hitameðferð.
Kolsýring (hámarkshiti ekki lægra en 1000 ℃): Kolefnisferli ætti að fara fram í óvirku andrúmslofti.Á fyrstu stigum kolsýringar rofnar pönnukeðjan og þvertengingarhvarfið hefst;Með aukningu hitastigs byrjar varma niðurbrotsviðbrögðin að losa mikinn fjölda lítilla sameindalofttegunda og grafítbyggingin byrjar að myndast;Þegar hitastigið hækkaði enn frekar jókst kolefnisinnihaldið hratt og koltrefjarnar fóru að myndast.
Grafitgerð (meðhöndlunarhitastig yfir 2000 ℃): grafitgerð er ekki nauðsynlegt ferli fyrir koltrefjaframleiðslu, heldur valfrjálst ferli.Ef búist er við háum mýktarstuðuli koltrefja er grafítgerð þörf;Ef búist er við miklum styrk koltrefja er grafítgerð ekki nauðsynleg.Í grafítvinnsluferlinu gerir hár hiti trefjarnar til að mynda þróaða grafít möskva uppbyggingu og uppbyggingin er samþætt með því að teikna til að fá endanlega vöru.
Miklar tæknilegar hindranir veita afurðum eftirleiðis mikinn virðisauka og verð á samsettum flugefnum er 200 sinnum hærra en á hrásilki.Vegna mikillar erfiðleika við undirbúning koltrefja og flókins ferlis, því meira aftan við vörurnar, því meiri virðisauki.Sérstaklega fyrir hágæða koltrefjasamsetningarnar sem notaðar eru á sviði geimferða, vegna þess að eftirstöðvar viðskiptavinir hafa mjög strangar kröfur um áreiðanleika þess og stöðugleika, sýnir vöruverðið einnig rúmfræðilegan margfaldan vöxt miðað við venjulega koltrefjar.
Birtingartími: 22. júlí 2021