Как сделать углеродное волокно
Углеродное волокно — высокоэффективный материал, широко используемый в аэрокосмической, автомобильной промышленности, производстве спортивного оборудования и других областях. Его производственный процесс сложен и технологичен и включает в себя множество важных этапов. Ниже приводится подробный процесс и соответствующие данные по производству углеродного волокна.
1. Этапы производства углеродного волокна
Производство углеродного волокна в основном делится на следующие этапы:
| шаги | Описание | Ключевые параметры |
|---|---|---|
| 1. Подготовка сырья | Обычно в качестве сырья используют полиакрилонитрил (ПАН) или асфальт. | Чистота ПАН ≥90% |
| 2. Вращение | Сырье растворяется, а затем проходит через прядильную машину для образования волокон. | Скорость вращения: 100-500 м/мин. |
| 3. Предварительное окисление | Нагрев при 200-300°C для стабилизации волокна. | Время: 30-120 минут |
| 4. Карбонизация | Обработан при высоких температурах (1000-2000°C) для удаления неуглеродных элементов. | Градиент температуры: 5-10 ℃/мин. |
| 5. Графитизация | Дальнейшая обработка при 2500-3000 ℃ для повышения прочности углеродного волокна. | Время: 1-5 минут |
| 6. Обработка поверхности | Улучшение адгезии между волокном и смолой химическими или физическими методами. | Концентрация лечебного средства: 1-5% |
| 7. Калибровка | Нанесите защитный слой, чтобы предотвратить повреждение волокна | Размер калибровки: 0,5-2% |
2. Ключевые технологии производства углеродного волокна
Основные технологии производства углеродного волокна включают в себя:
1.Выбор сырья: Углеродное волокно на основе ПАН в настоящее время является основным направлением благодаря своим превосходным характеристикам и отработанной технологии.
2.контроль температуры: Контроль температуры на стадиях предварительного окисления и карбонизации напрямую влияет на механические свойства волокна.
3.обработка поверхности: Благодаря окислению или плазменной обработке усиливается сила сцепления между волокном и матрицей.
3. Данные о производительности углеродного волокна
Ниже приводится сравнение характеристик углеродного волокна и традиционных материалов:
| Материал | Предел прочности (ГПа) | Модуль упругости (ГПа) | Плотность (г/см³) |
|---|---|---|---|
| углеродное волокно | 3,5-7,0 | 230-600 | 1.75-2.00 |
| сталь | 0,5-2,0 | 200-210 | 7,85 |
| Алюминиевый сплав | 0,3-0,5 | 70-80 | 2,70 |
4. Области применения углеродного волокна
Углеродное волокно широко используется в следующих областях благодаря его легкому весу и высокой прочности:
1.Аэрокосмическая промышленность: Фюзеляж самолета, компоненты спутников и т. д.
2.Автомобильная промышленность: Легкие компоненты, такие как кузов и шасси.
3.спортивное оборудование: клюшки для гольфа, стойки для велосипедов и т. д.
4.Энергетическое поле: Лопасти ветряных турбин, резервуары для хранения водорода и т. д.
5. Будущие тенденции развития производства углеродного волокна.
По мере развития технологий в производстве углеродного волокна будут наблюдаться следующие тенденции:
1.Снижение затрат: Разработка дешевого сырья и процессов для снижения цен на углеродное волокно.
2.Высокая производительность: Улучшите прочность и модуль волокон с помощью нанотехнологий и других средств.
3.зеленое производство: Сокращение потребления энергии и загрязнения и достижение устойчивого развития.
Производство углеродного волокна — это узкоспециализированный процесс, включающий сочетание междисциплинарных технологий. В будущем, благодаря технологическим прорывам, сфера применения углеродного волокна будет еще больше расширяться.
Проверьте детали
Проверьте детали
ru
