مقدمة في ألياف الكربون

ألياف الكربون هي ألياف سليفة عضوية مثل بولي أكريلونيتريل (أو الملعب ، رايون) ، والتي تتحلل بالحرارة وتفحم في بيئة ذات درجة حرارة عالية لتشكيل بنية أساسية للكربون ، وألياف بوليمر غير عضوية بمحتوى كربون أعلى من 90 في المائة. تتميز ألياف الكربون بخصائص ميكانيكية ممتازة واستقرار كيميائي ، وكثافة منخفضة من الألومنيوم ، وقوة عالية من الفولاذ ،بين الألياف عالية الأداءلقد كانفي الإنتاج الضخم ، تتمتع ألياف الكربون بأعلى قوة محددة وأعلى معامل محدد للألياف ، ولها سلسلة من الخصائص الممتازة مثل التوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري ومقاومة التآكل وسلسلة من المواد الأخرى لا يمكن استبدالها. تستخدم ألياف الكربون على نطاق واسع في الفضاء ، وشفرات طاقة الرياح ، والرياضة والترفيه ، وأوعية الضغط ، والمواد المركبة من الكربون / الكربون ، وبناء النقل وغيرها من المجالات.

يمكن تصنيف ألياف الكربون وفقًا لأبعاد مختلفة مثل نوع السلائف ، والخصائص الميكانيكية ، ومواصفات السحب ، وعملية تحضير السلائف. معايير التصنيف لأنواع مختلفة من ألياف الكربون هي كما يلي:

أنواع السلائف: مقسمة إلى ألياف الكربون القائمة على عموم ، وألياف الكربون القائمة على الملعب وألياف الكربون القائمة على الحرير الصناعي. من بينها ، احتلت ألياف الكربون المستندة إلى PAN بسرعة المكانة الرئيسية منذ تقديمها في الستينيات ، حيث تمثل أكثر من 90 في المائة من إجمالي ألياف الكربون بسبب عملية الإنتاج البسيطة نسبيًا ، والخصائص الميكانيكية الممتازة ومجموعة واسعة من الاستخدامات. حجم الإنتاج القائم على الملعب والحرير الصناعي صغير. لذلك ، في الوقت الحاضر ، تشير ألياف الكربون عمومًا إلى ألياف الكربون القائمة على PAN.

الخواص الميكانيكية: تستخدم الخواص الميكانيكية بشكل أساسي في الصناعة من أجل التصنيف. وفقًا لتصنيف الخواص الميكانيكية للمعيار الوطني الحالي لألياف الكربون القائمة على البولي أكريلونيتريل GB / T 26752-2020 ، يتم تقسيم ألياف الكربون القائمة على PAN إلى أربع فئات: النوع عالي القوة ، متوسط ​​القوة العالية-mأودولوسيكتب، عالي-mأودولوسيكتب، وعالية القوة وعالية-mأودولوسيكتب.

مواصفات السحب: وفقًا لعدد ألياف الكربون ، يمكن تقسيمها إلى جر صغيرة وأخرى كبيرة. بشكل عام ، تسمى ألياف الكربون التي تحتوي على عدد من الجرارات أقل من 24 ك بالأقطار الصغيرة (يمثل 1 ك 1000 شعيرة في حزمة من ألياف الكربون) ، وتلك التي يزيد قطرها عن 24 قيراط تسمى القطر الكبير. تتميز ألياف الكربون الصغيرة بأداء ممتاز ، وإنتاج منخفض وسعر مرتفع ، وتستخدم بشكل عام في مجالات التكنولوجيا الفائقة مثل الفضاء والدفاع الوطني والصناعة العسكرية. تتميز منتجات القطر الكبيرة بأداء منخفض نسبيًا وتكلفة منخفضة وتحكم صعب في الإنتاج ، وتستخدم على نطاق واسع في الصناعات الأساسية والمجالات المدنية.

عملية تحضير السلائف: وفقًا لاختيار مذيب الغزل ، واستمرارية عملية البلمرة ، وطريقة العملية المستخدمة للغزل ، وما إلى ذلك ، يمكن تقسيم تحضير السلائف إلى أنواع عمليات مختلفة. وفقًا لمذيب الغزل ، فإنه يشمل DMSO (ثنائي ميثيل سلفوكسيد) ، DMAC (N ، N ثنائي ميثيل أسيتاميد) ، NaSCN (ثيوسيانات الصوديوم) وفئات مذيبات أخرى مختلفة. وفقًا لاستمرارية عملية البلمرة ، يمكن تقسيمها إلى طريقة من خطوة واحدة وطريقة من خطوتين. وفقًا لعملية الغزل ، يمكن تقسيمها إلى الغزل الرطب والغزل الرطب الجاف.