Koolstofvezelproducten worden wijd verspreid in ons leven. Koolstofvezel is een goed materiaal voor het maken van veel dagelijkse benodigdheden. Dus, wat is koolstofvezel? Wat zijn de kenmerken van koolstofvezel? Wat zijn de voordelen van koolstofvezel vergeleken met andere gewone materialen?
Er zijn eigenlijk veel soorten koolstofvezels. Dus, wat zijn de categorieën koolstofvezel? Wat zijn de voordelen en kenmerken van verschillende categorieën?
Wat is koolstofvezel?
Koolstofvezel (kortweg CF) is een nieuw type vezelmateriaal met vezels met hoge sterkte en hoge modulus en een koolstofgehalte van meer dan 95%. Het is een microkristallijn grafietmateriaal dat wordt verkregen door het carboniseren en grafitiseren van organische vezels, zoals microkristallen van vlokgrafiet die in de axiale richting van de vezel zijn gestapeld. Koolstofvezel is "zacht van buiten en hard van binnen". Het is lichter dan metaalaluminium, maar de sterkte is hoger dan staal. Het heeft de kenmerken van corrosieweerstand en hoge modulus. Het is een belangrijk materiaal in de nationale defensie, de militaire industrie en civiel gebruik. Het heeft niet alleen de inherente intrinsieke eigenschappen van koolstofmaterialen, maar heeft ook de zachtheid en verwerkbaarheid van textielvezels. Het is een nieuwe generatie versterkende vezels.
Koolstofvezel heeft veel uitstekende eigenschappen. Koolstofvezel heeft een hoge axiale sterkte en modulus, lage dichtheid, hoge specifieke prestaties, geen kruip, ultra-weerstand tegen hoge temperaturen in een niet-oxiderende omgeving, goede weerstand tegen vermoeidheid, soortelijke warmte en geleidbaarheid tussen niet-metaal en metaal, kleine thermische uitzettingscoëfficiënt en anisotropie, goede corrosieweerstand en goede röntgentransmissie-. Goede elektrische en thermische geleidbaarheid, goede elektromagnetische afscherming, enz. Vergeleken met traditionele glasvezel heeft koolstofvezel een Young-modulus van meer dan drie keer die van traditionele glasvezel, en vergeleken met Kevlar-vezel is de Young-modulus ongeveer twee keer zo groot als die van traditionele glasvezel. Het is onoplosbaar en zwelt niet-in organische oplosmiddelen, zuren en logen, en heeft een uitstekende corrosieweerstand. Wat zijn de categorieën koolstofvezels? Koolstofvezel kan worden onderverdeeld in koolstofvezel op polyacrylonitril-basis, 1K koolstofvezel-gemaakt van buisasfalt-koolstofvezel op basis van -viscose,-koolstofvezel op basis van fenol-, en op damp-gegroeide koolstofvezel, afhankelijk van de bron van de grondstoffen. Het kan worden onderverdeeld in koolstofvezels voor algemeen-hoge-sterkte, gemiddelde-modulus hoge-sterkte, hoog-model en ultra-hoog-model koolstofvezel, afhankelijk van de prestaties, en onderverdeeld in filament, korte vezel en korte-gesneden vezel, afhankelijk van de staat. Op basis van de mechanische eigenschappen kan het worden onderverdeeld in typen voor algemeen-gebruik en typen met hoge-prestaties. De sterkte van koolstofvezel voor algemene-doeleinden is 1000 MPa en de modulus is ongeveer 100 GPa. Koolstofvezel met hoge-prestaties is onderverdeeld in hoge-sterktetypes (sterkte 2000 MPa, modulus 250 GPa) en hoge typen (modulus 300 GPa of meer). Een sterkte groter dan 4000 MPa wordt ook wel het ultra-type met hoge sterkte genoemd; Een modulus groter dan 450 GPa wordt het ultra-hoge model genoemd.
Met de ontwikkeling van de lucht- en ruimtevaartindustrie zijn er ook koolstofvezels met hoge-sterkte en hoge-sterkte verschenen, met een rek van meer dan 2%. De meest gebruikte is polyacrylonitril PAN-gebaseerde koolstofvezel.
Meer dan 90% van de koolstofvezels op de markt zijn voornamelijk op PAN-gebaseerde koolstofvezels.
Omdat de mysterieuze sluier van koolstofvezel nog niet volledig is onthuld, kunnen mensen niet rechtstreeks koolstof of grafiet gebruiken om het te maken. Ze kunnen alleen bepaalde koolstof-bevattende organische vezels (zoals nylon, acryl, rayon, enz.) als grondstof gebruiken, en organische vezels combineren met plastic harsen om koolstofvezels te carboniseren en te maken.
Op PAN-gebaseerde koolstofvezel
Het productieproces van op PAN-gebaseerde koolstofvezels omvat hoofdzakelijk twee processen: productie van precursoren en carbonisatie van precursors: eerst wordt het via een reeks processen zoals polymerisatie en spinnen van acrylonitril verwerkt tot polyacrylonitrilvezel of precursor genaamd "moeder", en deze precursors worden in een oxidatieoven geplaatst voor oxidatie bij 200 tot 300 graden Celsius, en vervolgens in een carbonisatieoven worden carbonisatie en andere processen uitgevoerd bij een temperatuur van 1000 tot 2000 graden. C om koolstofvezel te maken.
Koolstofvezel op asfalt-basis
De Verenigde Staten hebben het basismetaal-mesofase-asfalt uitgevonden dat de op textielasfalt-gebaseerde koolstofvezel bevat. Nadat de voorloper is gestabiliseerd en gecarboniseerd, is de treksterkte van de koolstofvezel 3,5 G Pa en is de modulus 252 G Pa; Frankrijk heeft hitte-resistente en goed geleidende koolstofvezel op basis van mesofase-asfalt- ontwikkeld, en Polen heeft een nieuwe methode ontwikkeld voor met metaal-gecoate koolstofvezel. Koper-gecoate asfalt-koolstofvezels worden bijvoorbeeld gemaakt door middel van een mengmethode. Eerst wordt koperzout gemengd met isotrope koolteer, centrifugaal spinnen wordt uitgevoerd, gestabiliseerd in lucht en behandeld in waterstof op hoge temperatuur om gelegeerde koper-koolstofvezels te verkrijgen. De wereldproductiecapaciteit van op asfalt-koolstofvezels is relatief klein. Het binnenlandse onderzoek en de ontwikkeling van op asfalt-gebaseerde koolstofvezels is al eerder begonnen, maar er is een grote kloof in de ontwikkeling, productie en toepassing vergeleken met het buitenland.
Koolstofvezel is verdeeld in twee categorieën op basis van verschillende productspecificaties: ruimtevaartkwaliteit en industriële kwaliteit, ook bekend als kleine kabel en grote kabel. Koolstofvezel boven 48K wordt gewoonlijk grote koolstofvezel genoemd, inclusief 360K en 480K. Koolstofvezel van lucht- en ruimtevaart-kwaliteit was in het beginstadium voornamelijk 3K en ontwikkelde zich geleidelijk tot 12K en 24K. Het wordt voornamelijk gebruikt in de nationale defensie- en militaire industrie en geavanceerde technologie, maar ook in sport- en vrijetijdsproducten, zoals vliegtuigen, raketten, raketten, satellieten, hengels, knuppels en rackets. Koolstofvezel van industriële-kwaliteit wordt gebruikt in verschillende civiele industrieën, waaronder: textiel, geneeskunde en gezondheidszorg, elektromechanica, civiele techniek, transport en energie.
,
