21-кылымда жаңы материалдардын падышасы катары белгилүү болгон көмүртек буласы материалдардагы жаркыраган бермет болуп саналат.Көмүртек була (CF) 90% дан ашык көмүртек мазмуну менен органикалык эмес була болуп саналат.Органикалык жипчелер (вискоза негизиндеги, чайыр негизиндеги, полиакрилонитрилдик жипчелер ж.б.) жогорку температурада пиролизденип, көмүртектүү негизди түзүшөт.
Темир буласынын жаңы мууну катары көмүртек буласы эң сонун механикалык жана химиялык касиеттерге ээ.Ал көмүртектүү материалдардын мүнөздүү өзгөчөлүктөрүнө гана ээ болбостон, текстиль буласынын жумшактыгына жана иштетүүгө жөндөмдүүлүгүнө ээ.Ошондуктан, ал көп аэрокосмостук, энергетикалык жабдууларды, транспорт, спорт жана эс алуу тармактарында колдонулат
Жеңил салмак: мыкты иштеши менен стратегиялык жаңы материал катары, көмүртек буласынын тыгыздыгы магний менен бериллийдин тыгыздыгы менен дээрлик бирдей, болоттун 1/4 бөлүгүнөн аз.Структуралык материал катары көмүртек була композициясын колдонуу структуралык салмагын 30% - 40% га азайтат.
Жогорку күч жана жогорку модулу: көмүртек буласынын өзгөчө күчү болоттон 5 эсе жогору жана алюминий эритмесинен 4 эсе жогору;Салыштырмалуу модулу башка конструкциялык материалдардан 1,3-12,3 эсеге көп.
Кичинекей кеңейүү коэффициенти: көпчүлүк көмүртек булаларынын жылуулук кеңейүү коэффициенти бөлмө температурасында терс, 0 200-400 ℃ жана 1000 ℃ × 10-6 / К дан аз болгондо 1,5 гана, жогорку иштөөсүнөн улам кеңейтүү жана деформациялоо оңой эмес. температура.
Жакшы химиялык коррозияга туруктуулугу: көмүртек буласы жогорку таза көмүртек мазмунуна ээ, ал эми көмүртек эң туруктуу химиялык элементтердин бири болуп саналат, натыйжада кислота жана щелоч чөйрөсүндө анын абдан туруктуу иштешине алып келет, ал химиялык коррозияга каршы өнүмдөрдүн бардык түрүн жасоого болот.
Күчтүү чарчоо каршылык: көмүртек була түзүмү туруктуу.Полимердик тармактын статистикасына ылайык, миллиондогон циклдердин стресс чарчоо сыноосунан кийин, композиттин күчүн сактоо көрсөткүчү дагы эле 60% ды түзөт, ал эми болот 40%, алюминий 30%, ал эми айнек була менен бекемделген пластик 20 гана. % – 25%.
Көмүртек була композит көмүр буласын кайра бекемдөө болуп саналат.Көмүртек буласы жалгыз колдонулушу мүмкүн жана белгилүү бир функцияны аткарса да, ал морт материал болуп саналат.Матрицалык материал менен биригип, көмүртек буласынын композициясын түзгөндө гана анын механикалык касиеттери жакшыраак ойноп, көбүрөөк жүк көтөрө алат.
Көмүртек булалары прекурсордун түрү, өндүрүш ыкмасы жана өндүрүмдүүлүгү сыяктуу ар кандай өлчөмдөр боюнча классификацияланышы мүмкүн
Прекурсордун тиби боюнча: полиакрилонитрилдик (пан) негизиндеги, чайырлуу (изотроптук, мезофазалык);Вискоза негизи (целлюлоза негизи, райондук негиз).Алардын ичинен полиакрилонитрил (Пан) негизиндеги көмүртек буласы негизги позицияны ээлейт жана анын өндүрүшү жалпы көмүртек буласынын 90% дан ашыгын түзөт, ал эми вискоза негизиндеги көмүртек буласы 1% дан азын түзөт.
Өндүрүш шарттарына жана ыкмаларына ылайык: көмүртек буласы (800-1600 ℃), графит буласы (2000-3000 ℃), активдештирилген көмүртек буласы, бууда өскөн көмүр буласы.
механикалык касиеттери боюнча, ал жалпы түрүн жана жогорку аткаруу түрүн бөлүүгө болот: жалпы түрү көмүртек була бекемдиги жөнүндө 1000MPa, ал эми модулу 100GPa жөнүндө;Жогорку өндүрүмдүүлүктүн түрүн жогорку күч түрүнө (күч 2000 мПа, модулу 250 гпа) жана жогорку моделге (модуль 300 гпа же андан көп) бөлүүгө болот, алардын арасында 4000 мпадан жогору күч дагы ультра жогорку күч түрү деп аталат, ал эми модулу 450 гпадан жогору абдан жогорку модели деп аталат.
Сүйрөө көлөмү боюнча, ал кичинекей сүйрөө жана чоң сүйрөө болуп бөлүнөт: кичинекей сүйрөө көмүртек буласы, негизинен, баштапкы этапта 1K, 3K жана 6K, ал эми акырындык менен 12K жана 24K болуп иштелип чыккан, ал негизинен аэрокосмостук, спортто колдонулат. жана эс алуу талаалары.48K жогору көмүр була, адатта, ири сүйрөө көмүр була деп аталат, анын ичинде 48K, 60K, 80K, ж.б., негизинен, өнөр жай тармактарында колдонулат.
Созуу күчү жана керүү модулу көмүртек буласынын касиеттерин баалоо үчүн эки негизги көрсөткүч болуп саналат.Мунун негизинде, Кытай 2011-жылы PAN негизиндеги көмүртек буласынын (GB / t26752-2011) улуттук стандартын жарыялады. Ошол эле учурда Торайдын дүйнөлүк көмүртек була тармагындагы абсолюттук алдыңкы артыкчылыгынан улам ата мекендик өндүрүүчүлөрдүн көбү Торайдын классификация стандартын кабыл алышат. шилтеме катары.
1.2 жогорку тоскоолдуктар жогорку кошумча наркты алып келет.Процессти өркүндөтүү жана массалык өндүрүштү ишке ашыруу өздүк наркын бир топ төмөндөтүп, эффективдүүлүктү жогорулатат
1.2.1 өнөр жайдын техникалык тоскоолдук жогору, прекурсордук өндүрүш негизги болуп саналат, жана көмүртектөө жана кычкылдануу негизги болуп саналат.
Көмүртек буласын өндүрүү процесси татаал, ал жогорку техниканы жана технологияны талап кылат.Ар бир звенонун тактыгын, температурасын жана убактысын көзөмөлдөө акыркы продукциянын сапатына чоң таасирин тийгизет.Полиакрилонитрил көмүртек буласы салыштырмалуу жөнөкөй даярдоо процесси, өндүрүштүн арзандыгы жана үч таштандыны ыңгайлуу жайгаштыруу менен байланыштуу азыркы учурда эң кеңири колдонулган жана эң көп өндүрүлгөн көмүртек буласы болуп калды.Негизги чийки зат пропан чийки мунайдан жасалган болушу мүмкүн, жана PAN көмүр була өнөр чынжыр терминалдык колдонууга баштапкы энергиядан толук өндүрүш процессин камтыйт.
Пропан чийки нефтиден даярдалгандан кийин пропанды тандап каталитикалык дегидрогендөө (PDH) жолу менен пропилен алынган;
Акрилонитрил пропиленди аммоксиддөөдөн алынган.Полиакрилонитрил (Пан) прекурсору акрилонитрилди полимерлөө жана ийирүү жолу менен алынган;
Polyacrylonitril алдын ала кычкылданган, көмүртек буласын алуу үчүн төмөнкү жана жогорку температурада көмүртектерге, көмүртек була кездемеден жана көмүртек була композиттерин өндүрүү үчүн көмүртек була prepreg жасалган болот;
Көмүртек буласы чайыр, керамика жана башка материалдар менен биригип, көмүртек буласынын композиттерин түзөт.Акыр-аягы, төмөнкү колдонмолор үчүн акыркы продуктулар ар кандай калыптоо жараяндар менен алынат;
Прекурсордун сапаты жана аткаруу деңгээли көмүртек буласынын акыркы көрсөткүчүн түздөн-түз аныктайт.Ошондуктан ийилүү эритменин сапатын жогорулатуу жана прекурсорлорду түзүү факторлорун оптималдаштыруу жогорку сапаттагы көмүртек буласын даярдоонун негизги пункттары болуп калат.
"Полиакрилонитрил негизиндеги көмүртек буласынын прекурсорлорун өндүрүү процесси боюнча изилдөө" боюнча ийрүү процесси негизинен үч категорияны камтыйт: нымдуу ийрүү, кургак ийрүү жана кургак нымдуу ийрүү.Азыркы учурда нымдуу жип ийрүү жана кургак нымдуу жип ийрүү негизинен үйдө жана чет өлкөлөрдө полиакрилонитрил прекурсорлорун өндүрүү үчүн колдонулат, алардын арасында нымдуу ийрүү эң кеңири колдонулат.
Нымдуу ийрүү алгач ийирүүчү эритмени спиннереттин тешигинен чыгарып, ийирүү эритмеси майда агым түрүндө коагуляция ваннасына кирет.Полиакрилонитрил эритмесинин ийилүү механизми ийирүүчү эритмедеги жана коагуляциялык ваннадагы DMSO концентрациясынын ортосунда чоң ажырым бар, ошондой эле коагуляциялык ванна менен полиакрилонитрил эритмесиндеги суунун концентрациясынын ортосунда чоң ажырым бар.Жогорудагы эки концентрация айырмасынын өз ара аракетинде суюктук эки багытта диффузиялана баштайт да, акырында масса алмашуу, жылуулук берүү, фазалык тең салмактуулуктун кыймылы жана башка процесстер аркылуу жиптерге конденсацияланат.
Прекурсорду өндүрүүдө DMSO калдыктарынын саны, жиптин өлчөмү, монофиламенттин бекемдиги, модулу, узундугу, майдын курамы жана кайнак суунун кичирейүүсү прекурсордун сапатына таасир этүүчү негизги факторлор болуп калат.Мисал катары DMSO калдык көлөмүн алып, ал прекурсордун көрүнүүчү касиеттерине, кесилишинин абалына жана акыркы көмүртек буласынын продуктунун CV маанисине таасирин тийгизет.DMSO калдыктары канчалык аз болсо, продукциянын өндүрүмдүүлүгү ошончолук жогору болот.Өндүрүштө DMSO негизинен жууп жок кылынат, андыктан жууунун температурасын, убактысын, тузсузданган суунун көлөмүн жана жуу циклинин көлөмүн кантип көзөмөлдөө маанилүү звено болуп калат.
Жогорку сапаттагы полиакрилонитрил прекурсорлору төмөнкү мүнөздөмөлөргө ээ болушу керек: жогорку тыгыздык, жогорку кристаллдуулук, тиешелүү күч, тегерек кесилиши, физикалык кемчиликтери аз, бети жылмакай жана теринин өзөктүү түзүлүшү бирдей жана тыгыз.
көмүртектөө жана кычкылдануу температурасын көзөмөлдөө негизги болуп саналат.Карбонизация жана кычкылдануу прекурсордон көмүртек буласынын акыркы продуктуларын өндүрүүдө маанилүү кадам болуп саналат.Бул кадамда, температуранын тактыгы жана диапазону так көзөмөлдөнүшү керек, антпесе, көмүртек буласынан жасалган буюмдардын тартылуу күчү олуттуу таасир этет, ал тургай зымдын үзүлүшүнө алып келет.
Алдын ала кычкылдануу (200-300 ℃): алдын ала кычкылдануу процессинде PAN прекурсору кычкылдануучу атмосферада белгилүү бир чыңалууну колдонуу менен жай жана жумшак кычкылданат, таба түз чынжырдын негизинде көп сандагы шакекче түзүмдөрдү пайда кылат, ошондуктан жогорку температуралык дарылоого туруштук берүү максатына жетүү.
Карбонизация (максималдуу температура 1000 ℃ төмөн эмес): карбонизация процесси инерттүү атмосферада жүргүзүлүшү керек.Карбонизациянын алгачкы стадиясында кастрюль чынжыр үзүлүп, кайчылаш байланыш реакциясы башталат;Температуранын жогорулашы менен термикалык ажыроо реакциясынан көп сандагы майда молекулалуу газдар бөлүнүп чыга баштайт жана графит структурасы пайда боло баштайт;Температура дагы жогорулаганда, көмүртектин курамы тездик менен көбөйүп, көмүртек буласы пайда боло баштады.
Graphitization (2000 ℃ жогору дарылоо температурасы): graphitization көмүртек буласын өндүрүү үчүн зарыл болгон жараян эмес, бирок кошумча жараян.көмүртек була жогорку ийкемдүү модулу күтүлүүдө болсо, graphitization зарыл;Көмүртек буласынын жогорку күчү күтүлсө, графиттештирүүнүн кереги жок.Графиттөө процессинде жогорку температура буланы өнүккөн графит тор түзүмүн түзөт жана структура акыркы продуктуну алуу үчүн чийүү жолу менен бириктирилет.
Жогорку техникалык тоскоолдуктар ылдыйкы өнүмгө жогорку кошумча нарк берет, ал эми авиациялык композиттердин баасы чийки жибекке караганда 200 эсе жогору.Көмүртек буласын даярдоонун жана татаал процесстин татаалдыгынан улам, продуктылар канчалык төмөн болсо, ошончолук кошумча нарк жогору болот.Айрыкча аэрокосмостук чөйрөдө колдонулган жогорку класстагы көмүртек буласынын композиттери үчүн, ылдый жактагы кардарлар анын ишенимдүүлүгү жана туруктуулугу боюнча өтө катуу талаптарга ээ болгондуктан, продуктунун баасы да кадимки көмүртек буласына салыштырмалуу геометриялык бир нече өсүштү көрсөтөт.
Посттун убактысы: 22-июль-2021