Введение в углеродное волокно

Углеродное волокно представляет собой органическое исходное волокно, такое как полиакрилонитрил (или пек, вискоза), который подвергается пиролизу и карбонизации в высокотемпературной среде с образованием углеродной основной структуры, и неорганическое полимерное волокно с содержанием углерода более 90 процентов. Углеродное волокно обладает превосходными механическими свойствами и химической стабильностью, меньшей плотностью, чем алюминий, более высокой прочностью, чем сталь,средивысокоэффективное волокноэто былов массовом производстве углеродное волокно имеет самую высокую удельную прочность и самый высокий удельный модуль волокна, а также обладает рядом превосходных свойств, таких как электропроводность, теплопроводность, коррозионная стойкость и ряд других материалов, которые не могут быть заменены. Углеродное волокно широко используется в аэрокосмической отрасли, лопастях ветряных электростанций, спорте и отдыхе, сосудах под давлением, углеродно-углеродных композитных материалах, транспортном строительстве и других областях.

Углеродные волокна можно классифицировать по различным параметрам, таким как тип прекурсора, механические свойства, характеристики жгута и процесс приготовления прекурсора. Стандарты классификации для различных типов углеродных волокон следующие:

Типы прекурсоров: делятся на углеродное волокно на основе кастрюли, углеродное волокно на основе смолы и углеродное волокно на основе вискозы. Среди них углеродное волокно на основе ПАН быстро заняло основное место с момента его появления в 1960-х годах, на его долю приходится более 90 процентов всего углеродного волокна благодаря относительно простому процессу производства, отличным механическим свойствам и широкому спектру применения. Масштабы производства на основе смолы и вискозы невелики. Поэтому в настоящее время углеродные волокна обычно относятся к углеродным волокнам на основе ПАН.

Механические свойства: Механические свойства в основном используются в промышленности для классификации. Согласно классификации механических свойств действующего национального стандарта на углеродные волокна на основе полиакрилонитрила GB/T26752-2020, углеродные волокна на основе ПАН делятся на четыре категории: высокопрочный тип, высокопрочный среднепрочный.mодулюстип, высокий-mодулюстип, а также высокопрочные и высокопрочныеmодулюстип.

Технические характеристики жгута: по количеству углеродных волокон его можно разделить на малый жгут и большой жгут. Как правило, углеродные волокна с числом жгутов менее 24 тыс. называются малыми жгутами (1 тыс. соответствует 1000 нитей в пучке углеродных волокон), а волокна с числом жгутов выше 24 тыс. называются большими жгутами. Малый жгут углеродного волокна имеет отличные характеристики, низкую производительность и высокую цену и обычно используется в высокотехнологичных областях, таких как аэрокосмическая промышленность, национальная оборона и военная промышленность. Большие буксирные изделия имеют относительно низкую производительность, низкую стоимость и сложный контроль производства и широко используются в базовых отраслях промышленности и гражданских областях.

Процесс приготовления прекурсора: в зависимости от выбора растворителя для прядения, непрерывности процесса полимеризации, метода процесса, используемого для прядения, и т. д., приготовление прекурсора можно разделить на различные типы процессов. В зависимости от растворителя для прядения он включает ДМСО (диметилсульфоксид), ДМАЦ (N,N-диметилацетамид), NaSCN (тиоцианат натрия) и другие категории растворителей. По непрерывности процесса полимеризации его можно разделить на одностадийный метод и двухстадийный метод. По способу прядения его можно разделить на мокрое прядение и сухое мокрое прядение.