Нүүрстөрөгчийн файбер үйлдвэрлэлийн гүн шинжилгээ: өндөр өсөлт, шинэ материалын өргөн орон зай, өндөр чанартай зам

21-р зууны шинэ материалын хаан гэгддэг нүүрстөрөгчийн эслэг нь материалын тод сувд юм.Нүүрстөрөгчийн эслэг (CF) нь 90% -иас илүү нүүрстөрөгчийн агууламжтай органик бус эслэг юм.Органик утас (вискоз, давирхай, полиакрилонитрил гэх мэт) нь өндөр температурт пиролиз болж нүүрстөрөгчжүүлж, нүүрстөрөгчийн үндсэн хэсгийг үүсгэдэг.

Шинэ үеийн хүчитгэсэн эслэгийн хувьд нүүрстөрөгчийн эслэг нь маш сайн механик болон химийн шинж чанартай байдаг.Энэ нь зөвхөн нүүрстөрөгчийн материалын өвөрмөц шинж чанартай төдийгүй нэхмэлийн утаснуудын зөөлөн, боловсруулагдах чадвартай байдаг.Тиймээс үүнийг сансар огторгуй, эрчим хүчний тоног төхөөрөмж, тээвэр, спорт, амралт чөлөөт цагийн салбарт өргөнөөр ашигладаг.

Хөнгөн жин: маш сайн гүйцэтгэлтэй стратегийн шинэ материалын хувьд нүүрстөрөгчийн файберын нягт нь магни, бериллийн нягттай бараг ижил, гангийн 1/4-ээс бага байна.Нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалыг бүтцийн материал болгон ашиглах нь бүтцийн жинг 30% - 40% бууруулах боломжтой.

Өндөр бат бэх, өндөр модуль: карбон файберын өвөрмөц хүч нь гангаас 5 дахин, хөнгөн цагааны хайлшаас 4 дахин их;Тодорхой модуль нь бусад бүтцийн материалаас 1.3-12.3 дахин их байна.

Жижиг тэлэлтийн коэффициент: ихэнх нүүрстөрөгчийн утаснуудын дулааны тэлэлтийн коэффициент нь тасалгааны температурт сөрөг, 200-400 ℃-т 0, 1000 ℃ × 10-6 / К-ээс бага температурт ердөө 1.5, өндөр ажиллахаас болж тэлэх, деформацид хялбар биш юм. температур.

Химийн зэврэлтэнд сайн тэсвэртэй: Нүүрстөрөгчийн эслэг нь цэвэр нүүрстөрөгчийн өндөр агууламжтай, нүүрстөрөгч нь хамгийн тогтвортой химийн элементүүдийн нэг тул хүчил, шүлтлэг орчинд маш тогтвортой ажилладаг тул бүх төрлийн химийн зэврэлтээс хамгаалах бүтээгдэхүүн хийж болно.

Хүчтэй ядаргааны эсэргүүцэл: нүүрстөрөгчийн шилэн бүтэц тогтвортой байна.Полимер сүлжээний статистик мэдээллээс үзэхэд олон сая мөчлөгийн стресс ядаргааны туршилтын дараа нийлмэл материалын бат бэхийн түвшин 60% хэвээр байгаа бол гангийнх 40%, хөнгөн цагаан 30%, шилэн шилэн хүчитгэсэн хуванцар нь ердөө 20% байна. % - 25%.

Нүүрстөрөгчийн шилэн нийлмэл нь нүүрстөрөгчийн эслэгийг дахин бэхжүүлдэг.Хэдийгээр нүүрстөрөгчийн эслэгийг дангаар нь ашиглаж, тодорхой үүрэг гүйцэтгэдэг боловч энэ нь хэврэг материал юм.Зөвхөн матрицын материалтай нийлж нүүрстөрөгчийн файбер нийлмэл материал үүсгэх үед л механик шинж чанараа сайжруулж, илүү их ачааг үүрч чадна.

Нүүрстөрөгчийн утаснуудыг төрөл, үйлдвэрлэлийн арга, гүйцэтгэл гэх мэт өөр өөр хэмжээсээр ангилж болно.

Прекурсорын төрлөөс хамааран: полиакрилонитрил (Пан) дээр суурилсан, давирхайд суурилсан (изотроп, мезофаз);Вискозын суурь (целлюлозын суурь, районы суурь).Тэдгээрийн дотроос полиакрилонитрил (Пан) дээр суурилсан нүүрстөрөгчийн эслэг нь үндсэн байр суурийг эзэлдэг бөгөөд түүний гаралт нь нийт карбон файберын 90 гаруй хувийг эзэлдэг бол наалдамхай суурьтай карбон файбер нь 1% -иас бага хувийг эзэлдэг.

Үйлдвэрлэлийн нөхцөл, аргын дагуу: карбон файбер (800-1600 ℃), бал чулуу (2000-3000 ℃), идэвхжүүлсэн нүүрстөрөгчийн эслэг, уураар ургуулсан карбон файбер.

Механик шинж чанарын дагуу үүнийг ерөнхий төрөл ба өндөр үзүүлэлттэй төрөлд хувааж болно: ерөнхий төрлийн карбон файберын бат бэх нь ойролцоогоор 1000МПа, модуль нь 100ГПа;Өндөр гүйцэтгэлийн төрлийг өндөр бат бэхийн төрөл (хүч чадал 2000 мПа, модуль 250 гпа) болон өндөр загвар (модуль 300 гпа ба түүнээс дээш) гэж хувааж болох бөгөөд тэдгээрийн дотор 4000 мпа-аас их хүчийг хэт өндөр бат бэхийн төрөл гэж нэрлэдэг ба 450 гпа-аас их модуль гэж нэрлэдэг. хэт өндөр загвар гэж нэрлэдэг.

Чирэх хэмжээнээс хамааран жижиг чирэгч, том чирэгч гэж хувааж болно: жижиг чирэгч нүүрстөрөгч нь эхний шатанд голчлон 1К, 3К, 6К, аажмаар 12К, 24К болж хөгждөг бөгөөд энэ нь сансар, спортод ашиглагддаг. болон амралт зугаалгын талбайнууд.48К-аас дээш хэмжээтэй нүүрстөрөгчийн утаснуудыг ихэвчлэн үйлдвэрлэлийн салбарт ашигладаг 48K, 60K, 80K гэх мэт том чирэх нүүрстөрөгчийн утас гэж нэрлэдэг.

Суналтын бат бэх ба суналтын модуль нь карбон файберын шинж чанарыг үнэлэх хоёр үндсэн үзүүлэлт юм.Үүний үндсэн дээр Хятад улс 2011 онд PAN-д суурилсан карбон файбер (GB / t26752-2011) үндэсний стандартыг нийтэлсэн. Үүний зэрэгцээ Торай дэлхийн нүүрстөрөгчийн шилэн үйлдвэрлэлд үнэмлэхүй тэргүүлэх давуу талтай тул дотоодын ихэнх үйлдвэрлэгчид Торай ангиллын стандартыг ашигладаг. лавлагаа болгон.

1.2 өндөр саад бэрхшээл нь өндөр нэмүү өртөг авчирдаг.Үйл явцыг сайжруулж, бөөнөөр нь үйлдвэрлэх нь зардлыг эрс бууруулж, үр ашгийг нэмэгдүүлэх боломжтой

1.2.1 Салбарын техникийн саад тотгор өндөр, урьдал бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэл нь гол цөм, нүүрстөрөгчжилт, исэлдэлт нь гол хүчин зүйл юм.

Нүүрстөрөгчийн файбер үйлдвэрлэх үйл явц нь нарийн төвөгтэй бөгөөд өндөр техник, технологи шаарддаг.Холболт бүрийн нарийвчлал, температур, цаг хугацааг хянах нь эцсийн бүтээгдэхүүний чанарт ихээхэн нөлөөлнө.Полиакрилонитрил карбон файбер нь бэлтгэх үйл явц нь харьцангуй хялбар, үйлдвэрлэлийн зардал бага, гурван хог хаягдлыг эвтэйхэн зайлуулдаг зэргээс шалтгаалан одоогийн байдлаар хамгийн өргөн хэрэглэгддэг, хамгийн өндөр гаралттай нүүрстөрөгчийн эслэг болсон.Үндсэн түүхий эд болох пропаныг түүхий тосоор хийж болох ба PAN карбон файбер үйлдвэрлэлийн гинжин хэлхээнд анхдагч эрчим хүчнээс эхлээд терминалын хэрэглээ хүртэлх иж бүрэн үйлдвэрлэлийн процесс багтдаг.

Түүхий тосноос пропан бэлтгэсний дараа пропаныг сонгомол каталитик усгүйжүүлэх (PDH) аргаар пропиленийг гаргаж авсан;

Акрилонитрилийг пропиленийг аммоксиджуулах замаар олж авсан.Полиакрилонитрил (Пан) прекурсорыг полимержилт болон акрилонитрил ээрэх замаар олж авсан;

Полиакрилонитрилийг урьдчилан исэлдүүлж, бага ба өндөр температурт нүүрстөрөгчжүүлж, нүүрстөрөгчийн эслэгийг гаргаж авдаг бөгөөд үүнийг карбон файбер даавуу, карбон файбер нийлмэл материал үйлдвэрлэхэд зориулж карбон файберт хийж болно;

Нүүрстөрөгчийн файбер нь давирхай, керамик болон бусад материалуудтай нийлж нүүрстөрөгчийн шилэн нийлмэл материал үүсгэдэг.Эцэст нь, урсгалын хэрэглээний эцсийн бүтээгдэхүүнийг янз бүрийн хэвний процессоор олж авдаг;

Урьдчилсан чанар, гүйцэтгэлийн түвшин нь нүүрстөрөгчийн файберын эцсийн гүйцэтгэлийг шууд тодорхойлдог.Тиймээс ээрэх уусмалын чанарыг сайжруулах, урьдал бодис үүсгэх хүчин зүйлсийг оновчтой болгох нь өндөр чанартай карбон файбер бэлтгэх гол цэг болдог.

"Полиакрилонитрил дээр суурилсан нүүрстөрөгчийн эслэгийг үйлдвэрлэх үйл явцын судалгаа" дагуу ээрэх процесс нь нойтон ээрэх, хуурай ээрэх, хуурай нойтон ээрэх гэсэн гурван ангилалд багтдаг.Одоогийн байдлаар нойтон ээрэх болон хуурай нойтон ээрэх аргыг дотоод болон гадаадад полиакрилонитрилын прекурсор үйлдвэрлэхэд голчлон ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн дотор нойтон ээрэх нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг.

Нойтон ээрэх нь эхлээд ээрэх нүхнээс ээрэх уусмалыг гадагшлуулж, ээрэх уусмал нь жижиг урсгалын хэлбэрээр коагуляцийн ваннд ордог.Полиакрилонитрил ээрэх уусмалын ээрэх механизм нь ээрэх уусмал ба коагуляцийн банн дахь DMSO-ийн концентрацийн хооронд том ялгаа байдаг ба коагуляцийн банн болон полиакрилонитрил уусмал дахь усны концентрацийн хооронд том ялгаа байдаг.Дээрх хоёр концентрацийн зөрүүний харилцан үйлчлэлийн дор шингэн нь хоёр чиглэлд тархаж эхэлдэг бөгөөд эцэст нь массын шилжилт, дулаан дамжуулалт, фазын тэнцвэрийн хөдөлгөөн болон бусад процессуудаар судалтай болж өтгөрдөг.

Прекурсорын үйлдвэрлэлд DMSO-ийн үлдэгдэл хэмжээ, шилэн хэмжээ, монофиламентийн бат бэх, модуль, суналт, тосны агууламж, буцалж буй усны агшилт зэрэг нь прекурсорын чанарт нөлөөлдөг гол хүчин зүйл болдог.DMSO-ийн үлдэгдэл хэмжээг жишээ болгон авч үзвэл энэ нь эцсийн карбон файбер бүтээгдэхүүний урьдал шинж чанар, хөндлөн огтлолын төлөв, CV утгад нөлөөлдөг.DMSO-ийн үлдэгдэл бага байх тусам бүтээгдэхүүний гүйцэтгэл өндөр болно.Үйлдвэрлэлд DMSO-ийг голчлон угаах замаар зайлуулдаг тул угаах температур, цаг хугацаа, давсгүйжүүлсэн усны хэмжээ, угаах циклийн хэмжээг хэрхэн хянах нь чухал холбоос болдог.

Өндөр чанарын полиакрилонитрилийн прекурсор нь өндөр нягтралтай, өндөр талстлаг, тохирох бат бөх, дугуй хөндлөн огтлолтой, физикийн согог багатай, гөлгөр гадаргуутай, жигд, нягт арьсны үндсэн бүтэцтэй байх ёстой.

Нүүрстөрөгчжилт ба исэлдэлтийн температурыг хянах нь гол зүйл юм.Нүүрстөрөгчжүүлэлт ба исэлдэлт нь урьдал бодисоос нүүрстөрөгчийн файбер эцсийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх чухал алхам юм.Энэ үе шатанд температурын нарийвчлал, хүрээг нарийн хянах ёстой, эс тэгвээс нүүрстөрөгчийн файбер бүтээгдэхүүний суналтын бат бөх чанарт ихээхэн нөлөөлж, утас тасрахад хүргэдэг.

Урьдчилан исэлдүүлэх (200-300 ℃): Урьдчилан исэлдүүлэх процесст PAN прекурсор нь исэлдүүлэгч агаар мандалд тодорхой хурцадмал байдал үүсгэн аажмаар, бага зэрэг исэлдэж, тогоо шулуун гинжин хэлхээний үндсэн дээр олон тооны цагираган бүтэц үүсгэдэг. өндөр температурын боловсруулалтыг тэсвэрлэх зорилгод хүрэх.

Нүүрсжилт (хамгийн их температур 1000 ℃-аас багагүй): нүүрстөрөгчжих процессыг идэвхгүй орчинд явуулна.Нүүрстөрөгчжилтийн эхний шатанд тогоо гинж тасарч, хөндлөн холбоосын урвал эхэлдэг;Температурын өсөлтөөр дулааны задралын урвал нь олон тооны жижиг молекулын хий ялгаруулж эхэлдэг ба бал чулууны бүтэц үүсч эхэлдэг;Температур улам нэмэгдэхэд нүүрстөрөгчийн агууламж хурдацтай нэмэгдэж, нүүрстөрөгчийн эслэг үүсч эхлэв.

Графитжуулалт (эмчилгээний температур 2000 хэмээс дээш): графитжуулалт нь нүүрстөрөгчийн эслэг үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай процесс биш, харин нэмэлт процесс юм.Хэрэв карбон файберын уян хатан модуль өндөр байх ёстой бол графитжуулалт хийх шаардлагатай;Хэрэв нүүрстөрөгчийн шилэн өндөр бат бэх байх ёстой бол графитжуулалт хийх шаардлагагүй.Графитжуулалтын явцад өндөр температур нь эслэгийг боловсруулсан бал чулуун торон бүтэцтэй болгодог бөгөөд эцсийн бүтээгдэхүүнийг авахын тулд бүтцийг зурах замаар нэгтгэдэг.

Техникийн өндөр саад бэрхшээл нь доод урсгалын бүтээгдэхүүнийг өндөр нэмүү өртөг шингээж өгдөг бөгөөд нисэхийн нийлмэл материалын үнэ түүхий торгоноос 200 дахин өндөр байдаг.Нүүрстөрөгчийн файбер бэлтгэх, нарийн төвөгтэй үйл явц нь өндөр хүндрэлтэй байдаг тул бүтээгдэхүүний доод урсгал их байх тусам нэмүү өртөг нэмэгддэг.Ялангуяа сансар огторгуйн салбарт ашигладаг дээд зэрэглэлийн нүүрстөрөгчийн файбер нийлмэл материалуудын хувьд доод талын хэрэглэгчид найдвартай, тогтвортой байдалд нь маш хатуу шаардлага тавьдаг тул бүтээгдэхүүний үнэ нь энгийн карбон файбертай харьцуулахад геометрийн олон тооны өсөлтийг харуулж байна.


Шуудангийн цаг: 2021 оны 7-р сарын 22