Көміртекті талшық: Ресейде көміртекті талшық өндіру технологиясы, көміртекті талшықпен замазка мен еденді жылыту, көміртекті талшықтың тығыздығы мен сипаттамасы

2024 Автор: Beatrice Philips | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-09 13:31

Көміртекті талшық туралы бәрін білу әрбір қазіргі адам үшін өте маңызды. Ресейдегі көміртекті өндіру технологиясын, көміртекті талшықтың тығыздығы мен басқа да сипаттамаларын түсіну арқылы оны қолдану аясын түсіну және дұрыс таңдау жасау оңай болады. Сонымен қатар, сіз көміртекті талшықты шпатлевка мен еденді жылыту туралы, осы өнімнің шетелдік өндірушілері мен қолданудың әр түрлі салалары туралы бәрін білуіңіз керек.

Ерекшеліктер

Көміртекті талшық пен көміртекті талшық атаулары, сонымен қатар бірқатар көздерде көміртекті талшықтар өте кең таралған. Бірақ бұл материалдардың нақты сипаттамалары мен оларды қолдану мүмкіндіктері туралы түсінік көптеген адамдар үшін мүлдем өзгеше. Техникалық тұрғыдан алғанда, бұл материал қимасы 5 -тен кем емес және 15 микроннан аспайтын жіптерден жиналады … Композицияның барлығы дерлік көміртек атомдарынан тұрады - сондықтан атауы. Бұл атомдар параллель түзулер құрайтын кристалдарға топтастырылған.

Бұл дизайн өте жоғары созылу беріктігін қамтамасыз етеді. Көміртекті талшық мүлде жаңа өнертабыс емес . Ұқсас материалдың алғашқы үлгілерін Эдисон алды және қолданды. Кейінірек, ХХ ғасырдың ортасында көміртекті талшық қайта өрлеу дәуірін бастан өткерді - содан бері оны қолдану тұрақты түрде өсті.

Көміртекті талшық қазір әр түрлі шикізаттан жасалған, сондықтан оның қасиеттері әр түрлі болуы мүмкін.

Құрамы мен физикалық қасиеттері

Көміртек талшығының сипаттамаларының ішіндегі ең маңыздысы - бұл ерекше ыстыққа төзімділік … Егер зат 1600 - 2000 градусқа дейін қыздырылған болса да, онда қоршаған ортада оттегі болмаған жағдайда оның параметрлері өзгермейді. Бұл материалдың тығыздығы кәдімгімен қатар сызықты (текс деп аталатын) өлшенеді. Сызықтық тығыздығы 600 текс болғанда 1 км тордың массасы 600 г болады. Көп жағдайда материалдың серпімділік модулі немесе олар айтқандай Янг модулі де маңызды.

Жоғары беріктігі бар талшықтар үшін бұл көрсеткіш 200-ден 250 ГПа аралығында. PAN негізінде жасалған жоғары модульді көміртекті талшықтың серпімді модулі шамамен 400 ГПа құрайды. Сұйық кристалды ерітінділер үшін бұл параметр 400 -ден 700 ГПа -ға дейін өзгеруі мүмкін. Серпімділік модулі жеке графит кристалдары созылған кездегі оның мәнін бағалау негізінде есептеледі. Атом жазықтықтарының бағдары рентгендік дифракциялық анализдің көмегімен орнатылады.

Әдепкі беттік керілу - 0,86 Н / м. Металлқұрамалы талшықты алу үшін материалды өңдеу кезінде бұл көрсеткіш 1,0 Н / м дейін көтеріледі . Капиллярлық көтерілу әдісімен өлшеу сәйкес параметрді анықтауға көмектеседі. Мұнай қадамдарына негізделген талшықтардың балқу температурасы 200 градус. Иіру шамамен 250 градус температурада жүреді; талшықтардың басқа түрлерінің балқу температурасы олардың құрамына тікелей байланысты.

Көміртекті шүберектердің максималды ені технологиялық талаптар мен нюанстарға байланысты. Көптеген өндірушілер үшін бұл 100 немесе 125 см. Осьтік беріктікке келетін болсақ, ол тең болады:

• 3000-нан 3500 МПа-ға дейінгі PAN негізіндегі жоғары беріктігі бар өнімдер үшін;
• елеулі ұзаруы бар талшықтар үшін, қатаң 4500 МПа;
• 2000-4500 МПа жоғары модульді материал үшін.

Тордың атомдық жазықтығына қарай созылу күшінің әсерінен кристаллдың тұрақтылығының теориялық есептеулері 180 ГПа бағаланған мәнін береді. Күтілетін практикалық шегі - 100 ГПа. Алайда, эксперименттер 20 ГПа -дан жоғары деңгейдің болуын әлі растаған жоқ. Көміртекті талшықтың нақты беріктігі оның механикалық ақауларымен және өндіріс процесінің нюанстарымен шектеледі. Практикалық зерттеулерде ұзындығы 1/10 мм болатын қиманың созылу беріктігі 9-10 ГПа құрайды.

T30 көміртекті талшығы ерекше назар аударуға тұрарлық . Бұл материал негізінен шыбықтар өндірісінде қолданылады. Бұл шешім өзінің жеңілдігімен және тамаша тепе -теңдігімен ерекшеленеді. T30 индексі 30 тонна икемділік модулін білдіреді.

Күрделі өндірістік процестер сізге T35 деңгейіндегі өнімді алуға мүмкіндік береді және т.б.

Өндіріс технологиясы

Көміртекті талшықты полимердің алуан түрінен жасауға болады. Өңдеу режимі мұндай материалдардың екі негізгі түрін анықтайды - карбонизацияланған және графиттелген. PAN -дан алынған талшық пен әр түрлі қадамдардың маңызды айырмашылығы бар. Жоғары сапалы және жоғары модульді көміртекті талшықтар қаттылық пен модульдің әр түрлі деңгейіне ие болуы мүмкін . Оларды әр түрлі брендтерге жатқызу әдетке айналған.

Талшықтар жіп тәрізді немесе пакеттік форматта жасалған. Олар 1000 -нан 10000 -ге дейін үздіксіз жіпшелерден түзілген. Бұл талшықтардан маталарды да сүйреу тәрізді жасауға болады (бұл жағдайда жіптердің саны одан да көп). Бастапқы шикізат қарапайым талшықтар ғана емес, сонымен қатар сұйық кристалды қадамдар, сонымен қатар полиакрилонитрил. Өндіріс процесі алдымен бастапқы талшықтарды шығаруды болжайды, содан кейін олар ауада 200 - 300 градусқа дейін қызады.

PAN жағдайында бұл процесс алдын ала өңдеу немесе отқа төзімділікті жақсарту деп аталады. Мұндай рәсімнен кейін питус инфузия сияқты маңызды қасиетке ие болады. Талшықтар ішінара тотыққан. Әрі қарай жылыту режимі олардың карбонизацияланған немесе графиттелген топқа жататынын анықтайды . Жұмыстың аяқталуы бетке қажетті қасиеттерді беруді білдіреді, содан кейін ол аяқталады немесе өлшемі.

Ауадағы тотығу тотығу нәтижесінде ғана емес, отқа төзімділікті арттырады. Жарнаны ішінара дегидрлеу ғана емес, сонымен қатар молекулааралық кросс -байланыстыру және басқа процестер қосады. Сонымен қатар, материалдың көміртек атомдарының еруіне және ұшуына сезімталдығы төмендейді. Карбонизация (жоғары температуралық фазада) газданумен және барлық бөгде атомдардың қашуымен жүреді.

200 - 300 градусқа дейін қыздырылған PAN талшықтары ауа қатысында қара түске боялады.

Олардың кейінгі карбонизациясы 1000 - 1500 градус азотты ортада жүзеге асады. Жылытудың оңтайлы деңгейі, бірқатар технологтардың пікірінше, 1200 - 1400 градус . Жоғары модульді талшықты шамамен 2500 градусқа дейін қыздыру қажет болады. Алдын ала кезеңде PAN баспалдақтың микроқұрылымын алады. Полициклді хош иісті заттың пайда болуымен бірге молекулааралық деңгейдегі конденсация оның пайда болуына «жауапты».

Температура жоғарылаған сайын циклдік типтің құрылымы соғұрлым үлкен болады . Технология бойынша термиялық өңдеу аяқталғаннан кейін молекулалардың немесе хош иісті фрагменттердің орналасуы негізгі осьтер талшық осіне параллель болатындай болады. Кернеу бағдарлау дәрежесінің төмендеуіне жол бермейді. Термиялық өңдеу кезінде ПАН ыдырауының ерекшеліктері егілген мономерлердің концентрациясымен анықталады. Мұндай талшықтардың әр түрі бастапқы өңдеу шарттарын анықтайды.

Сұйық кристалды мұнай қадамы 350 -ден 400 градусқа дейінгі температурада ұзақ уақыт сақталуы керек. Бұл режим полициклді молекулалардың конденсациясына әкеледі. Олардың массасы артады, біртіндеп жабысады (сферулиттердің пайда болуымен). Егер қыздыру тоқтамаса, сферулиттер өседі, молекулалық массасы артады, нәтижесінде үздіксіз сұйық кристалды фаза пайда болады . Кристалдар кейде хинолинде ериді, бірақ әдетте оларда да, пиридинде де ерімейді (бұл технологияның нюанстарына байланысты).

Сұйық кристалдан 55-65% сұйық кристалдары бар талшықтар пластикалық ағып кетеді. Иіру 350 - 400 градусқа дейін жүргізіледі. Жоғары бағдарланған құрылым ауа атмосферасында 200 - 350 градуста бастапқы қыздыру және кейін инертті атмосферада ұстау арқылы түзіледі. Thornel P-55 маркалы талшықтарды 2000 градусқа дейін қыздыру керек, серпімділік модулі неғұрлым жоғары болса, температура соғұрлым жоғары болуы керек.

Соңғы уақытта ғылыми және инженерлік жұмыстарда гидрогенизацияны қолдану технологиясына көбірек көңіл бөлінуде. Талшықтардың бастапқы өндірісі көбінесе көмір шайыры мен нафталь сағызының қоспасын гидрлеу арқылы жүзеге асады. Бұл жағдайда тетрагидрохинолин болуы керек . Өңдеу температурасы 380 - 500 градус. Қатты заттарды фильтрлеу мен центрифуга арқылы кетіруге болады; содан кейін қадамдар жоғары температурада қалыңдайды. Көміртек өндіру үшін (технологияға байланысты) әр түрлі жабдықтарды қолдану қажет:

• вакуумды тарататын қабаттар;
• сорғылар;
• тығыздағыш белдіктер;
• жұмыс үстелдері;
• тұзақтар;
• өткізгіш тор;
• вакуумдық пленкалар;
• алдын ала дайындықтар;
• автоклавтар.

Нарықты шолу

Келесі көміртекті талшық өндірушілері әлемдік нарықта көш бастап тұр:

• Thornell, Fortafil and Celion (Америка Құрама Штаттары);
• Графил мен Модмор (Англия);
• Куреха-Лоне және Торейка (Жапония);
• Cytec Industries;
• Hexcel;
• SGL тобы;
• Toray Industries;
• Золтек;
• Mitsubishi ауданы.

Бүгінде көміртегі Ресейде өндіріледі:

• Челябинск көміртекті және композициялық материалдар зауыты;
• Балаково көміртегі өндірісі;
• NPK Химпроминжиниринг;
• Саратов кәсіпорны «СТАРТ».

Өнімдер мен қосымшалар

Көміртекті талшық композициялық арматура жасау үшін қолданылады. Оны алу үшін жиі қолданылады:

• екі бағытты маталар;
• дизайнерлік маталар;
• биаксиалды және квадроаксиалды тіндер;
• тоқыма емес мата;
• бір бағытты таспа;
• алдын ала дайындықтар;
• сыртқы арматура;
• талшық;
• әбзелдер.

Қазір өте маңызды жаңалық инфрақызыл жылы еден . Бұл жағдайда материал дәстүрлі металл сымның орнына қолданылады. Ол 3 есе көп жылу шығара алады, сонымен қатар энергия шығыны шамамен 50%-ға азаяды. Модельдеудің күрделі әдістерін ұнататындар көбінесе орау арқылы алынған көміртекті түтіктерді пайдаланады. Бұл өнімдерге автокөліктер мен басқа да жабдықтар өндірушілері де сұранысқа ие. Көміртекті талшық, мысалы, тежегіштер үшін жиі қолданылады. Сонымен қатар, осы материалдың негізінде мыналарды алыңыз:

• ұшақ модельдеріне арналған бөлшектер;
• бір бөлікті сорғыштар;
• велосипедтер;
• автомобильдер мен мотоциклдерді баптауға арналған бөлшектер.

Көміртекті матадан жасалған панельдер алюминийден 18% -ға, ал конструкциялық болаттан 14% -ға артық … Бұл материалға негізделген жеңдер әр түрлі профильдегі қимасы ауыспалы құбырлар мен түтіктерді алу үшін қажет. Олар сонымен қатар гольф клубтарын өндіру мен жөндеу үшін қолданылады. Оның қолданылуын да атап өткен жөн. смартфондар мен басқа гаджеттер үшін әсіресе берік корпустарды өндіруде . Мұндай өнімдер әдетте жоғары сапалы сипатқа ие және сәндік қасиеттерге ие.

Графит тәрізді дисперсті ұнтаққа келсек, ол қажет:

• электр өткізгіш жабындарды алу кезінде;
• әр түрлі типтегі желім шығару кезінде;
• қалыптарды және басқа да кейбір бөлшектерді нығайту кезінде.

Көміртекті талшықты шпаклевка дәстүрлі шыбықтан бірнеше жағынан жақсы. Бұл комбинацияны көптеген сарапшылар пластикалық және механикалық беріктігі үшін бағалайды. Композиция терең ақауларды жабуға жарайды. Көміртекті өзектер немесе шыбықтар берік, жеңіл және ұзақ қызмет етеді. Мұндай материал қажет:

• авиация;
• зымыран өнеркәсібі;
• спорттық құралдарды шығару.

Карбон қышқылының тұздарын пиролиздеу арқылы кетондар мен альдегидтерді алуға болады. Көміртекті талшықтың тамаша термиялық қасиеттері оны жылытқыштар мен жылытқыштарда қолдануға мүмкіндік береді. Мұндай жылытқыштар:

• үнемді;
• сенімді;
• әсерлі тиімділігімен ерекшеленеді;
• қауіпті радиацияны таратпаңыз;
• салыстырмалы түрде жинақы;
• толық автоматтандырылған;
• қажетсіз проблемаларсыз жұмыс істейді;
• бөгде шу таратпаңыз.

Көміртек-көміртекті композициялар келесі өндірісте қолданылады:

• тигельге арналған тіректер;
• вакуумды балқыту пештерінің конустық бөлшектері;
• олар үшін құбырлы бөлшектер.

Қосымша қолдану салаларына мыналар жатады:

• үй пышақтары;
• қозғалтқыштарда жапырақша клапаны үшін қолдану;
• құрылыста қолдану.

Қазіргі құрылысшылар бұл материалды ұзақ уақыт бойы тек сыртқы арматура үшін қолданған. Сонымен қатар тас үйлер мен бассейндерді нығайту қажет. Желімделген арматуралық қабат көпірлердегі тіректер мен арқалықтардың сапасын қалпына келтіреді. Ол сондай -ақ септиктер мен табиғи, жасанды су қоймаларын жасау кезінде, кессонмен және силостық шұңқырмен жұмыс істеу кезінде қолданылады.

Сондай -ақ, құрал тұтқаларын жөндеуге, құбырларды жөндеуге, жиһаздың аяқтарын, шлангтарды, тұтқаларды, жабдықтардың корпустарын, терезе төсеніштерін және ПВХ терезелерін жөндеуге болады.