Εισαγωγή στις ίνες άνθρακα

Οι ίνες άνθρακα είναι μια οργανική πρόδρομη ίνα όπως το πολυακρυλονιτρίλιο (ή πίσσα, ρεγιόν), το οποίο πυρολύεται και ανθρακοποιείται σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας για να σχηματίσει μια δομή κορμού άνθρακα και μια ανόργανη ίνα πολυμερούς με περιεκτικότητα σε άνθρακα μεγαλύτερη από 90 τοις εκατό . Οι ίνες άνθρακα έχουν εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες και χημική σταθερότητα, χαμηλή πυκνότητα από το αλουμίνιο, υψηλή αντοχή από τον χάλυβα,μεταξύ τωνίνα υψηλής απόδοσηςαυτό ήτανΣτη μαζική παραγωγή, οι ίνες άνθρακα έχουν την υψηλότερη ειδική αντοχή και το υψηλότερο ειδικό μέτρο της ίνας και έχουν μια σειρά από εξαιρετικές ιδιότητες όπως ηλεκτρική αγωγιμότητα, αγωγιμότητα θερμότητας, αντίσταση στη διάβρωση και μια σειρά από άλλα υλικά που δεν μπορούν να αντικατασταθούν. Οι ίνες άνθρακα χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική, τα πτερύγια αιολικής ενέργειας, τον αθλητισμό και την αναψυχή, τα δοχεία πίεσης, τα σύνθετα υλικά άνθρακα/άνθρακα, τις κατασκευές μεταφορών και άλλους τομείς.

Οι ίνες άνθρακα μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διαφορετικές διαστάσεις, όπως ο τύπος του προδρόμου, οι μηχανικές ιδιότητες, οι προδιαγραφές ρυμούλκησης και η διαδικασία προετοιμασίας του προδρόμου. Τα πρότυπα ταξινόμησης για διαφορετικούς τύπους ανθρακονημάτων είναι τα εξής:

Τύποι πρόδρομων ουσιών: χωρίζονται σε ανθρακονήματα βασισμένα σε Pan, ανθρακονήματα με βάση τον τόνο και ανθρακονήματα με βάση το ρεγιόν. Μεταξύ αυτών, οι ίνες άνθρακα με βάση το PAN κατέλαβαν γρήγορα την κύρια θέση από την εισαγωγή τους στη δεκαετία του 1960, αντιπροσωπεύοντας περισσότερο από το 90 τοις εκατό του συνόλου των ανθρακονημάτων λόγω της σχετικά απλής διαδικασίας παραγωγής, των εξαιρετικών μηχανικών ιδιοτήτων και του ευρέος φάσματος χρήσεων. Η κλίμακα παραγωγής πίσσας και ρεγιόν είναι μικρή. Επομένως, επί του παρόντος, οι ίνες άνθρακα αναφέρονται γενικά σε ίνες άνθρακα με βάση το PAN.

Μηχανικές ιδιότητες: Οι μηχανικές ιδιότητες χρησιμοποιούνται κυρίως στη βιομηχανία για ταξινόμηση. Σύμφωνα με την ταξινόμηση των μηχανικών ιδιοτήτων του τρέχοντος εθνικού προτύπου για ίνες άνθρακα με βάση το πολυακρυλονιτρίλιο GB/T 26752-2020, οι ίνες άνθρακα με βάση το PAN χωρίζονται σε τέσσερις κατηγορίες: τύπος υψηλής αντοχής, μεσαίου τύπου υψηλής αντοχήςmodulusτύπος, υψηλός-modulusτύποςκαι υψηλής αντοχής και υψηλήςmodulusτύπος.

Προδιαγραφές ρυμούλκησης: Ανάλογα με τον αριθμό των ανθρακονημάτων, μπορεί να χωριστεί σε μικρά ρυμουλκά και μεγάλα ρυμουλκά. Γενικά, οι ίνες άνθρακα με αριθμό ρυμουλκούμενων μικρότερο από 24Κ ονομάζονται μικρές ίνες (το 1Κ αντιπροσωπεύει 1000 νήματα σε μια δέσμη ινών άνθρακα) και αυτές που υπερβαίνουν τα 24Κ ονομάζονται Μεγάλες λωρίδες. Οι μικρές ίνες άνθρακα έχουν εξαιρετική απόδοση, χαμηλή απόδοση και υψηλή τιμή και γενικά χρησιμοποιούνται σε τομείς υψηλής τεχνολογίας όπως η αεροδιαστημική, η εθνική άμυνα και η στρατιωτική βιομηχανία. Τα μεγάλα προϊόντα ρυμούλκησης έχουν σχετικά χαμηλή απόδοση, χαμηλό κόστος και δύσκολο έλεγχο παραγωγής και χρησιμοποιούνται ευρέως σε βασικές βιομηχανίες και πολιτικούς τομείς.

Διαδικασία προετοιμασίας προδρόμου: Σύμφωνα με την επιλογή του διαλύτη κλώσης, τη συνέχεια της διαδικασίας πολυμερισμού, τη μέθοδο διεργασίας που χρησιμοποιείται για την κλώση κ.λπ., η παρασκευή του προδρόμου μπορεί να χωριστεί σε διαφορετικούς τύπους διεργασίας. Σύμφωνα με τον περιστρεφόμενο διαλύτη, περιλαμβάνει DMSO (διμεθυλοσουλφοξείδιο), DMAC (N,N διμεθυλακεταμίδιο), NaSCN (θειοκυανικό νάτριο) και άλλες διαφορετικές κατηγορίες διαλυτών. Σύμφωνα με τη συνέχεια της διαδικασίας πολυμερισμού, μπορεί να χωριστεί σε μέθοδο ενός σταδίου και σε μέθοδο δύο σταδίων. Σύμφωνα με τη διαδικασία του spinning, μπορεί να χωριστεί σε υγρή περιστροφή και ξηρή υγρή κλώση με πίδακα.