Erogba okun, ti a mọ ni ọba ti awọn ohun elo titun ni ọdun 21st, jẹ perli didan ni awọn ohun elo.Okun erogba (CF) jẹ iru okun inorganic pẹlu diẹ ẹ sii ju 90% akoonu erogba.Awọn okun Organic (orisun viscose, ipilẹ ipolowo, awọn okun orisun polyacrylonitrile, ati bẹbẹ lọ) jẹ pyrolyzed ati carbonized ni iwọn otutu giga lati dagba ẹhin erogba.
Gẹgẹbi iran tuntun ti okun ti a fikun, okun erogba ni ẹrọ ti o dara julọ ati awọn ohun-ini kemikali.Kii ṣe nikan ni awọn abuda atorunwa ti awọn ohun elo erogba, ṣugbọn tun ni rirọ ati ilana ti okun asọ.Nitorinaa, o jẹ lilo pupọ ni aaye afẹfẹ, ohun elo agbara, gbigbe, awọn ere idaraya ati awọn aaye isinmi
Iwọn ina: bi ohun elo tuntun ti ilana pẹlu iṣẹ ṣiṣe to dara julọ, iwuwo ti okun erogba fẹrẹ jẹ kanna bi ti iṣuu magnẹsia ati beryllium, o kere ju 1/4 ti irin.Lilo eroja okun erogba bi ohun elo igbekalẹ le dinku iwuwo igbekalẹ nipasẹ 30% - 40%.
Agbara giga ati modulus giga: agbara pato ti okun erogba jẹ awọn akoko 5 ti o ga ju ti irin ati awọn akoko 4 ti o ga ju ti alloy aluminiomu;modulus pato jẹ awọn akoko 1.3-12.3 ti awọn ohun elo igbekalẹ miiran.
Olusọdipúpọ imugboroosi kekere: olùsọdipúpọ igbona ti ọpọlọpọ awọn okun erogba jẹ odi ni iwọn otutu yara, 0 ni 200-400 ℃, ati pe 1.5 nikan ni o kere ju 1000 ℃ × 10-6 / K, ko rọrun lati faagun ati dibajẹ nitori iṣẹ giga otutu.
Idaabobo ipata kemikali ti o dara: okun erogba ni akoonu erogba mimọ ti o ga, ati erogba jẹ ọkan ninu awọn eroja kemikali iduroṣinṣin julọ, ti o yọrisi iṣẹ iduroṣinṣin pupọ ni acid ati agbegbe alkali, eyiti o le ṣe sinu gbogbo iru awọn ọja ipata kemikali.
Agbara rirẹ ti o lagbara: eto ti okun erogba jẹ iduroṣinṣin.Gẹgẹbi awọn iṣiro ti nẹtiwọọki polima, lẹhin awọn miliọnu awọn iyipo ti idanwo rirẹ aapọn, iwọn idaduro agbara ti apapo tun jẹ 60%, lakoko ti irin jẹ 40%, aluminiomu jẹ 30%, ati ṣiṣu filati gilasi jẹ 20 nikan. % – 25%.
Apapo okun erogba jẹ atunṣe okun erogba.Botilẹjẹpe okun erogba le ṣee lo nikan ati mu iṣẹ kan pato, o jẹ ohun elo brittle lẹhin gbogbo.Nikan nigbati o ba ni idapo pẹlu awọn ohun elo matrix lati dagba erogba okun apapo o le fun ere ti o dara julọ si awọn ohun-ini ẹrọ rẹ ati gbe awọn ẹru diẹ sii.
Awọn okun erogba le jẹ ipin ni ibamu si awọn iwọn oriṣiriṣi gẹgẹbi iru iṣaju, ọna iṣelọpọ ati iṣẹ ṣiṣe
Ni ibamu si iru iṣaaju: polyacrylonitrile (Pan) orisun, ipolowo orisun (isotropic, mesophase);Ipilẹ Viscose (ipilẹ cellulose, ipilẹ rayon).Lara wọn, polyacrylonitrile (Pan) okun carbon ti o da lori wa ni ipo akọkọ, ati awọn iroyin iṣelọpọ rẹ fun diẹ sii ju 90% ti okun erogba lapapọ, lakoko ti o da lori viscose fiber carbon fiber fun o kere ju 1%.
Ni ibamu si awọn ipo iṣelọpọ ati awọn ọna: okun erogba (800-1600 ℃), okun graphite (2000-3000 ℃), okun erogba ti mu ṣiṣẹ, oru ti o dagba okun erogba.
Gẹgẹbi awọn ohun-ini ẹrọ, o le pin si oriṣi gbogbogbo ati iru iṣẹ ṣiṣe giga: agbara ti okun erogba gbogbogbo jẹ nipa 1000MPa, ati modulus jẹ nipa 100GPa;Iru iṣẹ ṣiṣe giga le pin si iru agbara giga (agbara 2000mPa, modulus 250gpa) ati awoṣe giga (modul 300gpa tabi diẹ sii), laarin eyiti agbara ti o tobi ju 4000mpa tun pe ni iru agbara giga-giga, ati modulus ti o tobi ju 450gpa jẹ ti a npe ni olekenka-ga awoṣe.
Ni ibamu si awọn iwọn ti gbigbe, o le ti wa ni pin si kekere gbigbe ati nla tow: kekere fa erogba okun jẹ o kun 1K, 3K ati 6K ni ibẹrẹ ipele, ati ki o maa ni idagbasoke sinu 12K ati 24K, eyi ti o ti wa ni o kun lo ninu ofurufu, idaraya ati fàájì aaye.Awọn okun erogba loke 48K ni a maa n pe ni awọn okun carbon tow nla, pẹlu 48K, 60K, 80K, ati bẹbẹ lọ, eyiti a lo ni akọkọ ni awọn aaye ile-iṣẹ.
Agbara fifẹ ati modulus fifẹ jẹ awọn atọka akọkọ meji lati ṣe iṣiro awọn ohun-ini ti okun erogba.Da lori eyi, China ṣe ikede boṣewa orilẹ-ede fun okun erogba orisun PAN (GB / t26752-2011) ni ọdun 2011. Ni akoko kanna, nitori anfani asiwaju pipe Toray ni ile-iṣẹ okun erogba agbaye, ọpọlọpọ awọn aṣelọpọ ile tun gba boṣewa isọdi Toray bi itọkasi.
1.2 ga idena mu ga fi kun iye.Ilọsiwaju ilana ati mimọ iṣelọpọ ibi-pupọ le dinku idiyele ni pataki ati mu iṣẹ ṣiṣe pọ si
1.2.1 idena imọ-ẹrọ ti ile-iṣẹ jẹ giga, iṣelọpọ iṣaaju jẹ mojuto, ati carbonization ati ifoyina jẹ bọtini
Ilana iṣelọpọ ti okun erogba jẹ eka, eyiti o nilo ohun elo giga ati imọ-ẹrọ.Iṣakoso ti konge, iwọn otutu ati akoko ọna asopọ kọọkan yoo ni ipa pupọ lori didara ọja ikẹhin.Okun erogba polyacrylonitrile ti di lilo pupọ julọ ati okun erogba ti o ga julọ ni lọwọlọwọ nitori ilana igbaradi ti o rọrun, idiyele iṣelọpọ kekere ati isọnu irọrun ti awọn idoti mẹta.propane ohun elo aise akọkọ le ṣee ṣe lati epo robi, ati pq ile-iṣẹ okun erogba PAN pẹlu ilana iṣelọpọ pipe lati agbara akọkọ si ohun elo ebute.
Lẹhin ti a ti pese propane lati epo robi, propylene ti gba nipasẹ yiyan catalytic dehydrogenation (PDH) ti propane;
Acrylonitrile ti gba nipasẹ ammoxidation ti propylene.Polyacrylonitrile (Pan) ṣaaju ti a gba nipasẹ polymerization ati yiyi ti acrylonitrile;
Polyacrylonitrile ti wa ni iṣaaju oxidized, carbonized ni kekere ati iwọn otutu ti o ga lati gba okun erogba, eyiti o le ṣe sinu aṣọ okun carbon ati prepreg fiber carbon prepreg fun iṣelọpọ awọn akojọpọ okun erogba;
Okun erogba jẹ idapọ pẹlu resini, awọn ohun elo amọ ati awọn ohun elo miiran lati ṣe awọn akojọpọ okun erogba.Nikẹhin, awọn ọja ikẹhin fun awọn ohun elo isalẹ ni a gba nipasẹ ọpọlọpọ awọn ilana imudọgba;
Didara ati ipele iṣẹ ti iṣaju taara pinnu iṣẹ ṣiṣe ti okun erogba.Nitorinaa, imudarasi didara ojutu alayipo ati jijẹ awọn ifosiwewe ti iṣaju iṣaju di awọn aaye pataki ti ngbaradi okun erogba didara ga.
Gẹgẹbi “Iwadi lori ilana iṣelọpọ ti ipilẹṣẹ okun carbon ti o da lori polyacrylonitrile”, ilana yiyi ni akọkọ pẹlu awọn ẹka mẹta: alayipo tutu, yiyi gbigbẹ ati yiyi tutu gbigbẹ.Ni lọwọlọwọ, yiyi tutu ati yiyi gbigbẹ ni a lo ni akọkọ lati ṣe agbejade iṣaju polyacrylonitrile ni ile ati ni okeere, laarin eyiti yiyi tutu jẹ lilo pupọ julọ.
Yiyi tutu ni akọkọ n jade ojutu alayipo lati iho spinneret, ati ojutu alayipo wọ inu iwẹ coagulation ni irisi ṣiṣan kekere.Ilana yiyi ti ojutu alayipo polyacrylonitrile ni pe aafo nla wa laarin ifọkansi ti DMSO ni ojutu alayipo ati iwẹ coagulation, ati pe aafo nla tun wa laarin ifọkansi ti omi ni iwẹ coagulation ati ojutu polyacrylonitrile.Labẹ ibaraenisepo ti awọn iyatọ ifọkansi meji ti o wa loke, omi naa bẹrẹ lati tan kaakiri ni awọn itọnisọna meji, ati nikẹhin di awọn filaments nipasẹ gbigbe pupọ, gbigbe ooru, gbigbe iwọntunwọnsi alakoso ati awọn ilana miiran.
Ninu iṣelọpọ ti iṣaaju, iye to ku ti DMSO, iwọn okun, agbara monofilament, modulus, elongation, akoonu epo ati isunki omi farabale di awọn ifosiwewe bọtini ti o ni ipa lori didara iṣaaju.Gbigba iye ti o ku ti DMSO gẹgẹbi apẹẹrẹ, o ni ipa lori awọn ohun-ini ti o han ti iṣaju, ipinlẹ-apakan ati iye CV ti ọja okun erogba ikẹhin.Isalẹ iye to ku ti DMSO, iṣẹ ṣiṣe ti ọja ga julọ.Ni iṣelọpọ, DMSO ni a yọkuro ni akọkọ nipasẹ fifọ, nitorina bi o ṣe le ṣakoso iwọn otutu fifọ, akoko, iye omi ti a ti desalted ati iye iwọn fifọ di ọna asopọ pataki.
Precursor polyacrylonitrile ti o ga julọ yẹ ki o ni awọn abuda wọnyi: iwuwo giga, crystallinity giga, agbara ti o yẹ, apakan agbelebu ipin, awọn abawọn ti ara ti ko dara, dada didan ati aṣọ ati igbekalẹ awọ ara ipon.
Iṣakoso iwọn otutu ti carbonization ati ifoyina jẹ bọtini.Carbonization ati ifoyina jẹ igbesẹ pataki ni iṣelọpọ awọn ọja ikẹhin okun erogba lati iṣaju.Ni igbesẹ yii, deede ati iwọn otutu yẹ ki o ṣakoso ni deede, bibẹẹkọ, agbara fifẹ ti awọn ọja okun erogba yoo ni ipa pataki, ati paapaa ja si fifọ waya.
Preoxidation (200-300 ℃): ninu ilana preoxidation, aṣaaju PAN jẹ laiyara ati ni irẹlẹ oxidized nipa lilo ẹdọfu kan ni oju-aye oxidizing, ti o dagba nọmba nla ti awọn ẹya oruka lori ipilẹ pq pan, lati le ṣaṣeyọri idi ti iduro itọju iwọn otutu ti o ga.
Carbonization (o pọju iwọn otutu ko kere ju 1000 ℃): ilana erogba yẹ ki o ṣee ṣe ni oju-aye inert.Ni ibẹrẹ ipele ti carbonization, awọn pan pq fi opin si ati awọn crosslinking lenu bẹrẹ;Pẹlu iwọn otutu ti o pọ si, ifaseyin jiwu gbigbona bẹrẹ lati tu silẹ nọmba nla ti awọn gaasi moleku kekere, ati pe eto graphite bẹrẹ lati dagba;Nigbati iwọn otutu ba pọ si siwaju sii, akoonu erogba pọ si ni iyara ati okun erogba bẹrẹ lati dagba.
Graphitization (iwọn otutu itọju ju 2000 ℃): graphitization kii ṣe ilana pataki fun iṣelọpọ okun erogba, ṣugbọn ilana yiyan.Ti o ba nireti modulus rirọ giga ti okun erogba, a nilo graphitization;Ti o ba nireti agbara giga ti okun erogba, graphitization ko wulo.Ninu ilana graphitization, iwọn otutu ti o ga jẹ ki okun ṣe agbekalẹ eto mesh graphite ti o ni idagbasoke, ati pe eto naa ti ṣepọ nipasẹ iyaworan lati gba ọja ikẹhin.
Awọn idena imọ-ẹrọ giga funni ni awọn ọja ti o wa ni isalẹ pẹlu iye ti a ṣafikun giga, ati idiyele ti awọn akojọpọ oju-ofurufu jẹ awọn akoko 200 ti o ga ju ti siliki aise lọ.Nitori iṣoro giga ti igbaradi okun erogba ati ilana eka, diẹ sii ni isalẹ awọn ọja, iye ti o ga julọ.Paapa fun awọn akojọpọ okun erogba ti o ga julọ ti a lo ninu aaye afẹfẹ, nitori awọn alabara ti o wa ni isalẹ ni awọn ibeere ti o muna pupọ lori igbẹkẹle ati iduroṣinṣin rẹ, idiyele ọja naa tun ṣe afihan idagbasoke jiometirika pupọ ni akawe pẹlu okun erogba arinrin.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Keje-22-2021