Вступ до вуглецевого волокна

Вуглецеве волокно — це органічне волокно-попередник, таке як поліакрилонітрил (або смола, віскоза), яке піддається піролізу та карбонізації в середовищі з високою температурою з утворенням вуглецевої каркасної структури, а також неорганічне полімерне волокно з вмістом вуглецю понад 90 відсотків. Вуглецеве волокно має відмінні механічні властивості та хімічну стабільність, низьку щільність, ніж алюміній, високу міцність, ніж сталь,середвисокоефективне волокнощо булоу масовому виробництві вуглецеве волокно має найвищу питому міцність і найвищий питомий модуль волокна, а також має низку чудових властивостей, таких як електропровідність, теплопровідність, стійкість до корозії та ряд інших матеріалів, які неможливо замінити. Вуглецеве волокно широко використовується в аерокосмічній галузі, лопатях для вітрових електростанцій, у спорті та на дозвіллі, у посудинах під тиском, вуглецевих/вуглецевих композиційних матеріалах, транспортному будівництві та інших галузях.

Вуглецеві волокна можна класифікувати за різними розмірами, такими як тип прекурсора, механічні властивості, специфікації джгута та процес приготування прекурсора. Стандарти класифікації для різних типів вуглецевих волокон такі:

Типи прекурсорів: поділяються на вуглецеве волокно на основі пан, вуглецеве волокно на основі пеку та вуглецеве волокно на основі віскози. Серед них вуглецеве волокно на основі PAN швидко зайняло основну позицію з моменту його появи в 1960-х роках, на нього припадає понад 90 відсотків загального обсягу вуглецевого волокна завдяки відносно простому процесу виробництва, відмінним механічним властивостям і широкому спектру використання. Масштаби виробництва пеку та віскози невеликі. Тому в даний час вуглецеві волокна зазвичай відносяться до вуглецевих волокон на основі PAN.

Механічні властивості: механічні властивості в основному використовуються в промисловості для класифікації. Відповідно до класифікації механічних властивостей чинного національного стандарту для вуглецевих волокон на основі поліакрилонітрилу GB/T 26752-2020, вуглецеві волокна на основі PAN поділяються на чотири категорії: високоміцний тип, високоміцний середньо-міцний тип.mодулюстипу, високо-mодулюстипу, і високоміцних і високо-mодулюстипу.

Технічні характеристики буксирування: За кількістю вуглецевих волокон його можна розділити на малі та великі буксири. Як правило, вуглецеві волокна з кількістю джгутів менше 24K називаються малими джгутами (1K представляє 1000 ниток у пучку вуглецевих волокон), а ті, що перевищують 24K, називаються великими джгутами. Невелике вуглецеве волокно має чудову продуктивність, низьку продуктивність і високу ціну, і зазвичай використовується в галузях високих технологій, таких як аерокосмічна промисловість, національна оборона та військова промисловість. Великі буксирні вироби мають відносно низьку продуктивність, низьку вартість і складний контроль виробництва, і широко використовуються в основних галузях промисловості та цивільних сферах.

Процес підготовки прекурсора: відповідно до вибору розчинника для прядіння, безперервності процесу полімеризації, методу процесу, який використовується для прядіння тощо, приготування прекурсора можна розділити на різні типи процесу. Відповідно до прядильного розчинника, він включає ДМСО (диметилсульфоксид), DMAC (N,N диметилацетамід), NaSCN (тіоціанат натрію) та інші різні категорії розчинників. За безперервністю процес полімеризації можна розділити на одностадійний і двостадійний. Відповідно до процесу прядіння його можна розділити на мокре прядіння та сухе струменеве мокре прядіння.