انواع الیاف کربن و فرآیند تولید

در این مقاله به مبحث انواع الیاف کربن و فرآیند تولید می پردازیم. برای خرید و اطلاع از قیمت فوق روان کننده ، چسب کاشی ، ملات ضد اسید ، چسب کاشت میلگرد ، ترمیم کننده بتن ، گروت اپوکسی و ضد یخ و ….میتوانید با شرکت شیمی آبادگران تماس بگیرید.

انواع الیاف کربن و فرآیند تولید

الیاف کربن  (CF) الیافی با قطر حدود 5 تا 10 میکرومتر و بیشتر از اتم های کربن تشکیل شده اند.

الیاف کربن چندین مزیت دارد:

• سفتی بالا ،
• استحکام کششی بالا ،
• وزن کم و
• مقاومت شیمیایی بالا

پس از مطالعه این پست، طبقه بندی اصلی الیاف کربن، مواد اولیه مورد نیاز را خواهید دانست و با فرآیند دقیق ساخت آن آشنا خواهید شد.

با این گفته‌ها، می‌توانید به سرعت کیفیت محصولات فیبر کربنی را تشخیص دهید و کل فرآیند تولید را با کارایی بیشتری در دست بگیرید.

1. طبقه بندی کلی الیاف کربن

الف. بر اساس مدول کششی

مدول کشش الیاف مقیاس مهم برای طبقه بندی الیاف کربن است.

اساساً، مدول کششی مخفف « مدول الاستیسیته » است، به این معنی که میزان سفت بودن یک فیبر با قطر معین، یا مقاومت در برابر کشش، هر چه عدد بیشتر باشد، الیاف سفت‌تر است.

ب- بر اساس ترتیب صعودی مدول کششی

طبقه بندی های دیگر، به ترتیب صعودی مدول کشش، عبارتند از “مدول استاندارد”، “مدول متوسط”، “مدول بالا” و “مدول فوق العاده بالا”.

به عنوان مثال، الیاف کربن با مدول بسیار بالا دارای مدول کششی 500 میلیون تا 1.0 میلیارد کیلو پاسکال هستند. به عنوان مقایسه، فولاد دارای مدول کششی حدود 200 میلیون کیلو پاسکال است. بنابراین، قوی ترین فیبر کربن حدود پنج برابر قوی تر از  فولاد است .

2. چه مواد اولیه ای برای فرآیند تولید لازم است؟

ماده خام مورد استفاده برای ساخت فیبر کربن پیش ساز است .

الف. پلی اکریلونیتریل

حدود 90 درصد الیاف کربن از پلی اکریلونیتریل ساخته شده است .

ب. ریون یا زمین نفتی

سپس، 10٪ باقیمانده از ریون یا زمین نفتی است . همه این مواد پلیمرهای آلی هستند که با رشته های طولانی مولکول هایی که توسط اتم های کربن به هم متصل شده اند مشخص می شوند.

ج- گاز و مایعات

در طول فرآیند تولید، انواع گازها و مایعات ضروری هستند.

برخی از این مواد باید با فیبر واکنش نشان دهند تا به یک اثر خاص دست یابند. با این حال، مواد دیگر نیازی به واکنش یا جلوگیری از واکنش های خاص با فیبر ندارند.

مانند پیش سازها، ترکیبات دقیق بسیاری از این مواد فرآیندی اسرار تجاری هستند.

3. فرآیند تولید فیبر کربن

فرآیند ساخت الیاف کربن بخشی شیمیایی و بخشی مکانیکی است .

پیش ساز به رشته ها یا الیاف بلند کشیده می شود و سپس تا دمای بسیار بالا گرم می شود و اجازه نمی دهد با اکسیژن تماس پیدا کند.

بدون اکسیژن ، فیبر نمی تواند بسوزد . در عوض، دمای بالا باعث می‌شود اتم‌های فیبر به شدت ارتعاش کنند تا زمانی که بیشتر اتم‌های غیر کربنی خارج شوند .

این فرآیند  کربنیزه شدن است و فیبری از زنجیره های بلند و محکمی از اتم های کربن تشکیل شده است که تنها چند اتم غیر کربن باقی مانده است.

در پاراگراف‌های بعدی پست، توالی معمولی از عملیات مورد استفاده برای تشکیل الیاف کربن از پلی اکریلونیتریل را به شما معرفی می‌کنیم.

3.1 چرخش

1) پودر پلاستیک آسیلونیتریل را با پلاستیک دیگری (متیل آکریلات یا متیل متاکریلات) مخلوط کنید .

2) با یک کاتالیزور در یک فرآیند پلیمریزاسیون سوسپانسیون یا محلول معمولی واکنش داده تا یک پلاستیک پلی اکریلونیتریل تشکیل شود.

3) سپس پلاستیک به صورت الیافی چرخانده می شود که شسته و کشیده می شود .

3.2 تثبیت کننده

1) قبل از کربن کردن، الیاف باید از نظر شیمیایی تغییر داده شوند تا پیوند اتمی خطی آنها به پیوند نردبانی پایدارتر از نظر حرارتی تبدیل شود.

2) انجام تثبیت با حرارت دادن الیاف در هوا در حدود 200-300 درجه سانتیگراد (390-590 درجه فارنهایت) به مدت 30-120 دقیقه.

3.3 کربن کردن

1) پس از پایان فرآیند تثبیت، الیاف به مدت چند دقیقه در یک کوره پر از مخلوط گازی که حاوی اکسیژن نیست تا دمای حدود 1000-3000 درجه سانتیگراد (1830-5500 درجه فارنهایت) گرم می شوند.

2) فشار گاز داخل کوره بالاتر از فشار هوای بیرون نگه داشته می شود و نقاط ورود و خروج الیاف به کوره برای جلوگیری از ورود اکسیژن آب بندی می شود .

3.4 درمان سطح

بعد از کربونیزاسیون، الیاف دارای سطحی هستند که به درستی با اپوکسی ها و بقیه مواد مورد استفاده در ماده کامپوزیتی پیوند نمی خورد. برای اینکه الیاف خاصیت پیوند بهتری داشته باشند، سطح آنها کمی اکسید می شود .

3.5 سایز بندی

1) پس از عملیات سطحی، الیاف پوشش داده می شوند تا از آسیب در هنگام سیم پیچی یا بافندگی محافظت کنند. این فرآیند اندازه‌گیری نامیده می‌شود .

مواد پوششی به گونه ای انتخاب می شوند که با چسب مورد استفاده برای تشکیل مواد کامپوزیتی سازگار باشند. مواد پوشش معمولی عبارتند از اپوکسی، پلی استر، نایلون، یورتان و غیره.

2) الیاف پوشش داده شده روی استوانه هایی به نام بوبین پیچیده می شوند . بوبین ها در یک ماشین ریسندگی بارگذاری می شوند و الیاف به نخ هایی با اندازه های مختلف پیچیده می شوند.

این اطلاعات اولیه در مورد فرآیند تولید الیاف کربن است و ما صمیمانه امیدواریم که مفید باشد. دریغ نکنید اگر سوالی دارید در زیر نظر بگذارید.

توجه :

تصاویر استفاده شده در این پست متعلق به ما نیست. اگر آنها متعلق به شما هستند، با ما تماس بگیرید، و ما آنها را در اسرع وقت حذف خواهیم کرد.

بیشتر بخوانید: چسب کاشت میلگرد اپوکسی

خرید و قیمت فوق روان کننده ، چسب کاشی ، ملات ضد اسید ، چسب کاشت میلگرد ، ترمیم کننده بتن ، گروت اپوکسی و ضد یخ شرکت شیمی آبادگران