Продуктите от въглеродни влакна са широко разпространени в живота ни. Въглеродните влакна са добър материал за направата на много ежедневни нужди. И така, какво е въглеродни влакна? Какви са характеристиките на въглеродните влакна? Какви са предимствата на въглеродните влакна в сравнение с други обикновени материали?
Всъщност има много видове въглеродни влакна. И така, какви са категориите въглеродни влакна? Какви са предимствата и характеристиките на различните категории?
Какво е въглеродни влакна?
Въглеродните влакна (накратко CF) са нов вид влакнест материал с висока якост и високомодулни влакна със съдържание на въглерод над 95%. Това е микрокристален графитен материал, получен чрез карбонизиране и графитизиране на органични влакна като люспести графитни микрокристали, подредени по протежение на аксиалната посока на влакното. Въглеродните влакна са "меки отвън и твърди отвътре". Той е по-лек от металния алуминий, но здравината му е по-висока от стоманата. Има характеристиките на устойчивост на корозия и висок модул. Това е важен материал в националната отбрана, военната индустрия и цивилната употреба. Той не само има присъщите характеристики на въглеродните материали, но също така има мекотата и възможността за обработка на текстилните влакна. Това е ново поколение армиращи влакна.
Въглеродните влакна имат много отлични свойства. Въглеродните влакна имат висока аксиална якост и модул, ниска плътност, висока специфична производителност, без пълзене, устойчивост на ултра-висока температура в не-окисляваща среда, добра устойчивост на умора, специфична топлина и проводимост между не-метал и метал, малък коефициент на термично разширение и анизотропия, добра устойчивост на корозия и добра пропускливост на рентгенови лъчи. Добра електрическа и топлопроводимост, добро електромагнитно екраниране и т.н. В сравнение с традиционните стъклени влакна, въглеродните влакна имат модул на Юнг повече от 3 пъти по-голям от този на традиционните стъклени влакна, а в сравнение с кевларовите влакна модулът на Йънг е около 2 пъти по-голям от този на традиционните стъклени влакна. Той е неразтворим и не-набъбва в органични разтворители, киселини и основи и има изключителна устойчивост на корозия. Какви са категориите въглеродни влакна? Въглеродните влакна могат да бъдат разделени на полиакрилонитрил-въглеродни влакна, 1K въглеродни влакна-произведен тръбен асфалт-въглеродни влакна,-въглеродни влакна на базата на вискоза, въглеродни влакна на основата на фенол-и въглеродни влакна-отгледани на пара в зависимост от източника на суровини. Може да се раздели на въглеродни влакна с общо-предназначение, с висока-якост, среден{22}}модул с висока-якост, висок-модел и ултра{25}}висок-модел на въглеродни влакна според характеристиките и разделен на нишка, късо влакно и късо-нарязано влакно според състоянието. Според механичните свойства може да се раздели на типове с общо-предназначение и с висока-производителност. Якостта на-въглеродните влакна с общо предназначение е 1000 MPa, а модулът е около 100 GPa. Високо{36}}производителните въглеродни влакна се разделят на високо{37}}тип якост (якост 2000 MPa, модул 250 GPa) и висок тип (модул 300 GPa или повече). Якост, по-голяма от 4000 MPa, се нарича още ултра-тип с висока якост; модул над 450 GPa се нарича ултра-висок модел.
С развитието на космическата и авиационната промишленост се появиха и въглеродни влакна с висока-здравост и висока-якост, с удължение над 2%. Най-използваните са въглеродни влакна на базата на полиакрилонитрил PAN-.
Повече от 90% от въглеродните влакна на пазара са предимно въглеродни влакна на базата на PAN-.
Тъй като мистериозният воал от въглеродни влакна не е напълно разкрит, хората не могат директно да използват въглерод или графит, за да го направят. Те могат да използват само някои въглерод-съдържащи органични влакна (като найлон, акрил, коприна и др.) като суровини и да комбинират органични влакна с пластмасови смоли, за да карбонизират и да направят въглеродни влакна.
PAN{0}}въглеродни влакна
Производственият процес на въглеродни влакна на базата на PAN- включва основно два процеса: производство на прекурсор и карбонизация на прекурсор: първо, чрез серия от процеси като полимеризация на акрилонитрил и предене, то се преработва в полиакрилонитрилно влакно или прекурсор, наречен „майка“, и тези прекурсори се поставят в окислителна пещ за окисляване при 200 до 300 градуса C и след това в карбонизираща пещ, карбонизацията и други процеси се извършват при температура от 1000 до 2000 градуса C, за да се направят въглеродни влакна.
Асфалтови-въглеродни влакна
Съединените щати изобретиха мезофазния асфалт от неблагородни метали, съдържащ въглеродни влакна-на базата на текстилен асфалт. След като прекурсорът е стабилизиран и карбонизиран, якостта на опън на въглеродните влакна е 3.5G Pa, а модулът е 252G Pa; Франция разработи топло{4}}устойчиви и високопроводими мезофазни асфалтови-въглеродни влакна, а Полша разработи нов метод за въглеродни влакна с метално- покритие. Например асфалтът с-покрито с мед-въглеродни влакна се произвежда чрез метод на смесване. Първо, медната сол се смесва с изотропен каменовъглен катран, извършва се центробежно предене, стабилизира се на въздух и се обработва във високо{11}}температурен водород, за да се получи сплав от медни въглеродни влакна. Световният производствен капацитет на асфалтови-въглеродни влакна е относително малък. Вътрешните изследвания и разработки на въглеродни влакна на базата на асфалт-започнаха по-рано, но има голяма празнина в разработването, производството и приложението в сравнение с чужди страни.
Въглеродните влакна са разделени на две категории според различни продуктови спецификации: аерокосмически клас и промишлен клас, известни също като малки тегличи и големи тегличи. Въглеродните влакна над 48K обикновено се наричат големи въглеродни влакна, включително 360K и 480K. Въглеродните влакна от аерокосмически-клас бяха основно 3K в ранния етап и постепенно се развиха до 12K и 24K. Използва се главно в националната отбрана и военната промишленост и високите технологии, както и продукти за спорт и развлечение, като самолети, ракети, ракети, сателити, въдици, бухалки и ракети. Въглеродни влакна от промишлен{11}}клас се използват в различни граждански индустрии, включително: текстил, медицина и здравеопазване, електромеханични, гражданско строителство, транспорт и енергетика.
,
