Uvod u karbonska vlakna

Ugljična vlakna su organsko prekursorsko vlakno kao što je poliakrilonitril (ili smola, rajon), koje se pirolizira i karbonizira u okruženju visoke temperature kako bi se formirala struktura ugljične kičme, i neorgansko polimerno vlakno sa sadržajem ugljika većim od 90 posto. Ugljična vlakna imaju odlična mehanička svojstva i hemijsku stabilnost, nisku gustinu od aluminijuma, veliku čvrstoću od čelika,međuvlakno visokih performansito je biloU masovnoj proizvodnji, karbonska vlakna imaju najveću specifičnu čvrstoću i najveći specifični modul vlakana, te imaju niz odličnih svojstava kao što su električna provodljivost, provodljivost topline, otpornost na koroziju i niz drugih materijala koji se ne mogu zamijeniti. Ugljična vlakna se naširoko koriste u svemirskoj industriji, vjetroelektranama, sportu i rekreaciji, posudama pod pritiskom, kompozitnim materijalima ugljika/ugljika, transportnoj konstrukciji i drugim poljima.

Ugljična vlakna se mogu klasificirati prema različitim dimenzijama kao što su tip prekursora, mehanička svojstva, specifikacije za vuču i proces pripreme prekursora. Standardi klasifikacije za različite vrste karbonskih vlakana su sljedeći:

Tipovi prekursora: podijeljeni na karbonska vlakna na bazi pan, karbonska vlakna na bazi smole i karbonska vlakna na bazi rajona. Među njima, karbonska vlakna na bazi PAN-a brzo su zauzela glavnu poziciju od svog uvođenja 1960-ih, čineći više od 90 posto ukupne količine karbonskih vlakana zbog relativno jednostavnog proizvodnog procesa, odličnih mehaničkih svojstava i širokog spektra upotrebe. Obim proizvodnje na bazi smole i na bazi rajona je mali. Stoga se trenutno karbonska vlakna općenito odnose na karbonska vlakna na bazi PAN-a.

Mehanička svojstva: Mehanička svojstva se uglavnom koriste u industriji za klasifikaciju. Prema klasifikaciji mehaničkih svojstava važećeg nacionalnog standarda za karbonska vlakna na bazi poliakrilonitrila GB/T 26752-2020, karbonska vlakna na bazi PAN-a dijele se u četiri kategorije: tip visoke čvrstoće, visoke čvrstoće srednje čvrstoćemodulustip, visoko-modulustipi visoke čvrstoće i visoke-modulustip.

Specifikacije za vuču: Prema broju karbonskih vlakana, može se podijeliti na mala vuča i velika vuča. Općenito, karbonska vlakna s brojem vučica manjim od 24K nazivaju se mala vuča (1K predstavlja 1000 filamenata u snopu karbonskih vlakana), a ona iznad 24K nazivaju se velika vuča. Mala vučna karbonska vlakna imaju odlične performanse, nisku snagu i visoku cijenu, a općenito se koriste u visokotehnološkim poljima kao što su zrakoplovstvo, nacionalna obrana i vojna industrija. Veliki proizvodi za vuču imaju relativno niske performanse, nisku cijenu i tešku kontrolu proizvodnje, te se široko koriste u osnovnim industrijama i civilnim poljima.

Proces pripreme prekursora: Prema izboru rastvarača za predenje, kontinuitetu procesa polimerizacije, metodi procesa koji se koristi za predenje, itd., priprema prekursora može se podijeliti na različite tipove procesa. Prema rastvaraču za predenje, uključuje DMSO (dimetil sulfoksid), DMAC (N,N dimetilacetamid), NaSCN (natrijum tiocijanat) i druge različite kategorije rastvarača. Prema kontinuitetu procesa polimerizacije, može se podijeliti na metodu u jednom koraku i metodu u dva koraka. Prema procesu predenja, može se podijeliti na mokro predenje i suvo mlazno mokro predenje.