ნახშირბადის ბოჭკოვანი ინდუსტრიის ღრმა ანალიზი: მაღალი ზრდა, ახალი მასალების ფართო სივრცე და მაღალი ხარისხის ტრეკი

ნახშირბადის ბოჭკოვანი, რომელიც ცნობილია როგორც ახალი მასალების მეფე 21-ე საუკუნეში, არის კაშკაშა მარგალიტი მასალაში.ნახშირბადის ბოჭკოვანი (CF) არის ერთგვარი არაორგანული ბოჭკო, 90% -ზე მეტი ნახშირბადის შემცველობით.ორგანული ბოჭკოები (ვისკოზაზე დაფუძნებული, პიტზე დაფუძნებული, პოლიაკრილონიტრილის საფუძველზე დაფუძნებული ბოჭკოები და ა.

როგორც ახალი თაობის გამაგრებული ბოჭკო, ნახშირბადის ბოჭკოვანი აქვს შესანიშნავი მექანიკური და ქიმიური თვისებები.მას აქვს არა მხოლოდ ნახშირბადის მასალების თანდაყოლილი მახასიათებლები, არამედ აქვს ტექსტილის ბოჭკოს რბილობა და დამუშავების უნარი.აქედან გამომდინარე, იგი ფართოდ გამოიყენება კოსმოსში, ენერგეტიკულ აღჭურვილობაში, ტრანსპორტირებაში, სპორტში და დასასვენებელ სფეროებში

მსუბუქი წონა: როგორც სტრატეგიული ახალი მასალა შესანიშნავი შესრულებით, ნახშირბადის ბოჭკოების სიმკვრივე თითქმის იგივეა, რაც მაგნიუმის და ბერილიუმის, ფოლადის 1/4-ზე ნაკლები.ნახშირბადის ბოჭკოვანი კომპოზიტის სტრუქტურულ მასალად გამოყენებამ შეიძლება შეამციროს სტრუქტურის წონა 30%-40%-ით.

მაღალი სიძლიერე და მაღალი მოდული: ნახშირბადის ბოჭკოს სპეციფიკური სიმტკიცე 5-ჯერ მეტია ფოლადის და 4-ჯერ მეტი ვიდრე ალუმინის შენადნობისა;სპეციფიკური მოდული არის 1,3-12,3-ჯერ სხვა სტრუქტურულ მასალებზე.

მცირე გაფართოების კოეფიციენტი: ნახშირბადის ბოჭკოების უმეტესობის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი უარყოფითია ოთახის ტემპერატურაზე, 0 200-400 ℃, და მხოლოდ 1.5 1000 ℃ × 10-6/K-ზე ნაკლებზე, არ არის ადვილი გაფართოება და დეფორმაცია მაღალი მუშაობის გამო. ტემპერატურა.

კარგი ქიმიური კოროზიის წინააღმდეგობა: ნახშირბადის ბოჭკოვანი აქვს მაღალი სუფთა ნახშირბადის შემცველობა და ნახშირბადი არის ერთ-ერთი ყველაზე სტაბილური ქიმიური ელემენტი, რაც იწვევს მის ძალიან სტაბილურ მოქმედებას მჟავასა და ტუტე გარემოში, რომელიც შეიძლება დამზადდეს ყველა სახის ქიმიურ ანტიკოროზიულ პროდუქტად.

ძლიერი დაღლილობის წინააღმდეგობა: ნახშირბადის ბოჭკოს სტრუქტურა სტაბილურია.პოლიმერული ქსელის სტატისტიკის მიხედვით, სტრესის დაღლილობის ტესტის მილიონობით ციკლის შემდეგ, კომპოზიტის სიმტკიცის შეკავების მაჩვენებელი კვლავ 60% -ია, ხოლო ფოლადის - 40%, ალუმინის - 30%, ხოლო მინის ბოჭკოვანი გამაგრებული პლასტმასის მხოლოდ 20. % – 25%.

ნახშირბადის ბოჭკოვანი კომპოზიტი არის ნახშირბადის ბოჭკოს ხელახალი გაძლიერება.მიუხედავად იმისა, რომ ნახშირბადის ბოჭკოვანი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ცალკე და შეასრულოს კონკრეტული ფუნქცია, ის საბოლოოდ მყიფე მასალაა.მხოლოდ მაშინ, როდესაც იგი შერწყმულია მატრიცის მასალასთან ნახშირბადის ბოჭკოვანი კომპოზიტის წარმოქმნით, მას შეუძლია უკეთესი თამაში მისცეს თავის მექანიკურ თვისებებს და იტვირთოს მეტი დატვირთვა.

ნახშირბადის ბოჭკოები შეიძლება დაიყოს სხვადასხვა განზომილებების მიხედვით, როგორიცაა წინამორბედის ტიპი, წარმოების მეთოდი და შესრულება.

წინამორბედის ტიპის მიხედვით: პოლიაკრილონიტრილზე (პან) დაფუძნებული, პიტზე დაფუძნებული (იზოტროპული, მეზოფაზა);ვისკოზის ბაზა (ცელულოზის ბაზა, რაიონის ბაზა).მათ შორის, პოლიაკრილონიტრილის (პან) დაფუძნებული ნახშირბადის ბოჭკოვანი იკავებს მთავარ პოზიციას და მისი გამომუშავება შეადგენს მთლიანი ნახშირბადის ბოჭკოს 90%-ზე მეტს, ხოლო ვიკოზაზე დაფუძნებული ნახშირბადის ბოჭკო 1%-ზე ნაკლებს შეადგენს.

წარმოების პირობებისა და მეთოდების მიხედვით: ნახშირბადის ბოჭკოვანი (800-1600 ℃), გრაფიტის ბოჭკოვანი (2000-3000 ℃), გააქტიურებული ნახშირბადის ბოჭკო, ორთქლზე მოყვანილი ნახშირბადის ბოჭკო.

მექანიკური თვისებების მიხედვით, ის შეიძლება დაიყოს ზოგად ტიპად და მაღალეფექტურ ტიპებად: ზოგადი ტიპის ნახშირბადის ბოჭკოების სიძლიერე დაახლოებით 1000 მპაა, ხოლო მოდული დაახლოებით 100 გპა;მაღალი წარმადობის ტიპი შეიძლება დაიყოს მაღალი სიმტკიცის ტიპად (სიძლიერე 2000 მპა, მოდული 250 გპა) და მაღალ მოდელად (მოდული 300 გპა ან მეტი), რომელთა შორის 4000 მპა-ზე მეტი სიძლიერე ასევე ეწოდება ულტრა მაღალი სიმტკიცის ტიპს, ხოლო მოდული 450 გპა-ზე მეტია. ულტრა მაღალი მოდელი ეწოდება.

ბუქსირების ზომის მიხედვით შეიძლება დაიყოს პატარა ბუქსირებად და დიდ ბუქსირებად: ნახშირბადის პატარა ბუქსირება საწყის ეტაპზე ძირითადად არის 1K, 3K და 6K და თანდათან ვითარდება 12K და 24K, რომელიც ძირითადად გამოიყენება აერონავტიკაში, სპორტში. და დასასვენებელი მინდვრები.48K-ზე მაღლა ნახშირბადის ბოჭკოებს ჩვეულებრივ უწოდებენ მსხვილ ნახშირბადის ბოჭკოებს, მათ შორის 48K, 60K, 80K და ა.შ., რომლებიც ძირითადად გამოიყენება სამრეწველო დარგებში.

დაჭიმვის სიძლიერე და დაჭიმვის მოდული არის ორი ძირითადი მაჩვენებელი ნახშირბადის ბოჭკოს თვისებების შესაფასებლად.ამის საფუძველზე, ჩინეთმა გამოაქვეყნა ეროვნული სტანდარტი PAN-ზე დაფუძნებული ნახშირბადის ბოჭკოსთვის (GB / t26752-2011) 2011 წელს. ამავდროულად, Toray-ის აბსოლუტური წამყვანი უპირატესობის გამო გლობალურ ნახშირბადის ბოჭკოვან ინდუსტრიაში, ადგილობრივი მწარმოებლების უმეტესობა ასევე იღებს Toray-ის კლასიფიკაციის სტანდარტს. როგორც მინიშნება.

1.2 მაღალ ბარიერებს მოაქვს მაღალი დამატებითი ღირებულება.პროცესის გაუმჯობესებამ და მასობრივი წარმოების განხორციელებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად შეამციროს ღირებულება და გაზარდოს ეფექტურობა

1.2.1 ინდუსტრიის ტექნიკური ბარიერი მაღალია, წინამორბედის წარმოება არის ბირთვი, ხოლო კარბონიზაცია და დაჟანგვა არის გასაღები.

ნახშირბადის ბოჭკოს წარმოების პროცესი რთულია, რაც მოითხოვს მაღალ აღჭურვილობას და ტექნოლოგიას.თითოეული რგოლის სიზუსტის, ტემპერატურისა და დროის კონტროლი დიდ გავლენას მოახდენს საბოლოო პროდუქტის ხარისხზე.პოლიაკრილონიტრილის ნახშირბადის ბოჭკო გახდა ყველაზე ფართოდ გამოყენებული და ყველაზე მაღალი გამომავალი ნახშირბადის ბოჭკო ამჟამად მისი შედარებით მარტივი მომზადების პროცესის, წარმოების დაბალი ღირებულებისა და სამი ნარჩენების მოსახერხებელი განკარგვის გამო.ძირითადი ნედლეულის პროპანი შეიძლება დამზადდეს ნედლი ნავთობისგან, ხოლო PAN ნახშირბადის ბოჭკოვანი ინდუსტრიის ჯაჭვი მოიცავს წარმოების სრულ პროცესს პირველადი ენერგიიდან ტერმინალის გამოყენებამდე.

ნედლი ნავთობისგან პროპანის მომზადების შემდეგ, პროპილენი მიიღეს პროპანის სელექციური კატალიზური დეჰიდროგენაციით (PDH);

აკრილონიტრილი მიიღება პროპილენის ამოქსიდაციის შედეგად.პოლიაკრილონიტრილის (პან) წინამორბედი მიიღება აკრილონიტრილის პოლიმერიზაციისა და დაწნვის შედეგად;

პოლიაკრილონიტრილი წინასწარ იჟანგება, კარბონიზდება დაბალ და მაღალ ტემპერატურაზე ნახშირბადის ბოჭკოს მისაღებად, რომელიც შეიძლება დამზადდეს ნახშირბადის ბოჭკოვან ქსოვილად და ნახშირბადის ბოჭკოვან პრეპრეგად ნახშირბადის ბოჭკოვანი კომპოზიტების წარმოებისთვის;

ნახშირბადის ბოჭკო შერწყმულია ფისთან, კერამიკასთან და სხვა მასალებთან ნახშირბადის ბოჭკოვანი კომპოზიტების შესაქმნელად.დაბოლოს, ქვედა დინების გამოყენებისთვის საბოლოო პროდუქტები მიიღება სხვადასხვა ჩამოსხმის პროცესით;

წინამორბედის ხარისხი და შესრულების დონე პირდაპირ განსაზღვრავს ნახშირბადის ბოჭკოს საბოლოო მოქმედებას.ამრიგად, დაწნული ხსნარის ხარისხის გაუმჯობესება და წინამორბედის ფორმირების ფაქტორების ოპტიმიზაცია ხდება მაღალი ხარისხის ნახშირბადის ბოჭკოს მომზადების ძირითადი პუნქტები.

„პოლიაკრილონიტრილზე დაფუძნებული ნახშირბადის ბოჭკოების წინამორბედის წარმოების პროცესის კვლევის მიხედვით“, დაწნული პროცესი ძირითადად მოიცავს სამ კატეგორიას: სველი დაწნული, მშრალი დაწნული და მშრალი სველი დაწნვა.ამჟამად, სველი სპინინგი და მშრალი სველი სპინინგი ძირითადად გამოიყენება პოლიაკრილონიტრილის წინამორბედის წარმოებისთვის სახლში და მის ფარგლებს გარეთ, რომელთა შორის ყველაზე ფართოდ გამოიყენება სველი სპინინგი.

სველი სპინინგი ჯერ აწურავს დაწნულ ხსნარს სპინერის ხვრელიდან და დაწნული ხსნარი შედის კოაგულაციის აბაზანაში მცირე ნაკადის სახით.პოლიაკრილონიტრილის დაწნული ხსნარის დაწნული მექანიზმი არის ის, რომ არის დიდი უფსკრული DMSO-ს კონცენტრაციას დაწნულ ხსნარსა და კოაგულაციის აბაზანაში, ასევე დიდი უფსკრულია წყლის კონცენტრაციას კოაგულაციის აბაზანასა და პოლიაკრილონიტრილის ხსნარს შორის.ზემოაღნიშნული ორი კონცენტრაციის სხვაობის ურთიერთქმედებისას სითხე იწყებს დიფუზირებას ორი მიმართულებით და საბოლოოდ კონდენსირდება ძაფებად მასის გადაცემის, სითბოს გადაცემის, ფაზური წონასწორობის მოძრაობის და სხვა პროცესების მეშვეობით.

წინამორბედის წარმოებაში DMSO-ს ნარჩენი რაოდენობა, ბოჭკოების ზომა, მონოფილამენტის სიძლიერე, მოდული, დრეკადობა, ზეთის შემცველობა და მდუღარე წყლის შეკუმშვა ხდება წინამორბედის ხარისხზე მოქმედი ძირითადი ფაქტორები.მაგალითად, DMSO-ს ნარჩენი ოდენობის მაგალითზე, მას აქვს გავლენა წინამორბედის აშკარა თვისებებზე, კვეთის მდგომარეობასა და საბოლოო ნახშირბადის ბოჭკოვანი პროდუქტის CV მნიშვნელობაზე.რაც უფრო დაბალია DMSO-ს ნარჩენი რაოდენობა, მით უფრო მაღალია პროდუქტის მოქმედება.წარმოებაში, DMSO ძირითადად ამოღებულია რეცხვით, ასე რომ, როგორ გავაკონტროლოთ რეცხვის ტემპერატურა, დრო, მარილიანი წყლის რაოდენობა და რეცხვის ციკლის რაოდენობა, მნიშვნელოვანი რგოლი ხდება.

მაღალი ხარისხის პოლიაკრილონიტრილის წინამორბედს უნდა ჰქონდეს შემდეგი მახასიათებლები: მაღალი სიმკვრივე, მაღალი კრისტალურობა, შესაბამისი სიმტკიცე, წრიული კვეთა, ნაკლები ფიზიკური დეფექტები, გლუვი ზედაპირი და კანის ბირთვის ერთიანი და მკვრივი სტრუქტურა.

კარბონიზაციისა და დაჟანგვის ტემპერატურის კონტროლი არის გასაღები.კარბონიზაცია და დაჟანგვა არის მნიშვნელოვანი ნაბიჯი წინამორბედისგან ნახშირბადის ბოჭკოვანი საბოლოო პროდუქტების წარმოებაში.ამ ეტაპზე, სიზუსტე და ტემპერატურის დიაპაზონი ზუსტად უნდა იყოს კონტროლირებადი, წინააღმდეგ შემთხვევაში, ნახშირბადის ბოჭკოვანი პროდუქტების დაჭიმვის სიძლიერე მნიშვნელოვნად დაზარალდება და გამოიწვევს მავთულის გატეხვას.

პრეოქსიდაცია (200-300 ℃): პრეოქსიდაციის პროცესში, PAN წინამორბედი ნელა და რბილად იჟანგება ჟანგვის ატმოსფეროში გარკვეული დაძაბულობის გამოყენებით, აყალიბებს დიდი რაოდენობით რგოლ სტრუქტურებს ტაფის სწორი ჯაჭვის საფუძველზე, ისე, რომ მიაღწიეთ მიზანს, გაუძლოს უფრო მაღალი ტემპერატურის მკურნალობას.

კარბონიზაცია (მაქსიმალური ტემპერატურა არანაკლებ 1000 ℃): კარბონიზაციის პროცესი უნდა განხორციელდეს ინერტულ ატმოსფეროში.კარბონიზაციის ადრეულ ეტაპზე ტაფის ჯაჭვი წყდება და იწყება ჯვარედინი რეაქცია;ტემპერატურის მატებასთან ერთად თერმული დაშლის რეაქცია იწყება დიდი რაოდენობით მცირე მოლეკულური გაზების გამოყოფას და იწყებს გრაფიტის სტრუქტურის ფორმირებას;როდესაც ტემპერატურა კიდევ უფრო გაიზარდა, ნახშირბადის შემცველობა სწრაფად გაიზარდა და ნახშირბადის ბოჭკოების ფორმირება დაიწყო.

გრაფიტიზაცია (დამუშავების ტემპერატურა 2000 ℃ ზემოთ): გრაფიტიზაცია არ არის აუცილებელი პროცესი ნახშირბადის ბოჭკოების წარმოებისთვის, არამედ არჩევითი პროცესია.თუ მოსალოდნელია ნახშირბადის ბოჭკოს მაღალი ელასტიურობის მოდული, საჭიროა გრაფიტიზაცია;თუ ნახშირბადის ბოჭკოს მაღალი სიძლიერეა მოსალოდნელი, გრაფიტიზაცია საჭირო არ არის.გრაფიტიზაციის პროცესში მაღალი ტემპერატურა ბოჭკოს აყალიბებს განვითარებულ გრაფიტის ბადის სტრუქტურას და სტრუქტურა ინტეგრირებულია ნახაზით საბოლოო პროდუქტის მისაღებად.

მაღალი ტექნიკური ბარიერები ქვედა დინების პროდუქტებს მაღალი დამატებითი ღირებულებით ანიჭებს და საავიაციო კომპოზიტების ფასი 200-ჯერ მეტია ნედლი აბრეშუმის ფასით.ნახშირბადის ბოჭკოების მომზადების მაღალი სირთულის და რთული პროცესის გამო, რაც უფრო მეტია პროდუქტების ქვემოთ, მით უფრო მაღალია დამატებული ღირებულება.განსაკუთრებით მაღალი დონის ნახშირბადის ბოჭკოების კომპოზიტებისთვის, რომლებიც გამოიყენება საჰაერო კოსმოსურ სფეროში, რადგან ქვედა დინების მომხმარებლებს აქვთ ძალიან მკაცრი მოთხოვნები მის საიმედოობასა და სტაბილურობაზე, პროდუქტის ფასი ასევე აჩვენებს გეომეტრიულ მრავალჯერადი ზრდას ჩვეულებრივ ნახშირბადის ბოჭკოსთან შედარებით.