ការវិភាគស៊ីជម្រៅនៃឧស្សាហកម្មជាតិសរសៃកាបូន៖ កំណើនខ្ពស់ កន្លែងធំទូលាយនៃសម្ភារៈថ្មី និងបទដែលមានគុណភាពខ្ពស់។

ជាតិសរសៃកាបូនដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាស្តេចនៃវត្ថុធាតុដើមថ្មីក្នុងសតវត្សទី 21 គឺជាគុជខ្យងភ្លឺនៅក្នុងវត្ថុធាតុដើម។ជាតិសរសៃកាបូន (CF) គឺជាប្រភេទសរសៃអសរីរាង្គដែលមានមាតិកាកាបូនច្រើនជាង 90% ។សរសៃសរីរាង្គ (ដែលមានមូលដ្ឋានលើ viscose, ផ្អែកលើទីលាន, សរសៃដែលមានមូលដ្ឋានលើ polyacrylonitrile ។

ក្នុងនាមជាជំនាន់ថ្មីនៃជាតិសរសៃ សរសៃកាបូនមានលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិច និងគីមីដ៏ល្អឥតខ្ចោះ។វាមិនត្រឹមតែមានលក្ខណៈធម្មជាតិនៃវត្ថុធាតុដើមកាបូនប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាថែមទាំងមានភាពទន់ និងដំណើរការនៃសរសៃវាយនភណ្ឌផងដែរ។ដូច្នេះវាត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងលំហអាកាស ឧបករណ៍ថាមពល ការដឹកជញ្ជូន កីឡា និងការកម្សាន្ត

ទម្ងន់ស្រាល៖ ជាសម្ភារៈយុទ្ធសាស្ត្រថ្មីដែលមានដំណើរការល្អ ដង់ស៊ីតេនៃជាតិសរសៃកាបូនគឺស្ទើរតែដូចគ្នាទៅនឹងសារធាតុម៉ាញ៉េស្យូម និងបេរីលីយ៉ូម ដែលតិចជាង 1/4 នៃដែក។ការប្រើប្រាស់សមាសធាតុកាបូនសរសៃជាសម្ភារៈរចនាសម្ព័ន្ធអាចកាត់បន្ថយទំងន់រចនាសម្ព័ន្ធបាន 30% - 40% ។

កម្លាំងខ្ពស់និងម៉ូឌុលខ្ពស់៖ កម្លាំងជាក់លាក់នៃជាតិសរសៃកាបូនគឺខ្ពស់ជាងដែក 5 ដង និងខ្ពស់ជាងអាលុយមីញ៉ូមអាលុយមីញ៉ូម 4 ដង។ម៉ូឌុលជាក់លាក់គឺ 1.3-12.3 ដងនៃសម្ភារៈរចនាសម្ព័ន្ធផ្សេងទៀត។

មេគុណពង្រីកតូច៖ មេគុណពង្រីកកម្ដៅនៃសរសៃកាបូនភាគច្រើនគឺអវិជ្ជមាននៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ 0 នៅសីតុណ្ហភាព 200-400 ℃ ហើយមានតែ 1.5 នៅតិចជាង 1000 ℃ × 10-6 / K មិនងាយស្រួលក្នុងការពង្រីក និងខូចទ្រង់ទ្រាយដោយសារការងារខ្ពស់ សីតុណ្ហភាព។

ធន់នឹងការច្រេះគីមីល្អ៖ ជាតិសរសៃកាបូនមានមាតិកាកាបូនសុទ្ធខ្ពស់ ហើយកាបូនគឺជាធាតុគីមីដែលមានស្ថេរភាពបំផុត ដែលនាំឱ្យដំណើរការមានស្ថេរភាពបំផុតនៅក្នុងបរិស្ថានអាស៊ីត និងអាល់កាឡាំង ដែលអាចផលិតជាផលិតផលប្រឆាំងនឹងការ corrosion គីមីគ្រប់ប្រភេទ។

ធន់នឹងការអស់កម្លាំងខ្លាំង៖ រចនាសម្ព័ន្ធនៃជាតិសរសៃកាបូនមានស្ថេរភាព។យោងតាមស្ថិតិនៃបណ្តាញវត្ថុធាតុ polymer បន្ទាប់ពីរាប់លានវដ្តនៃការធ្វើតេស្តភាពអស់កម្លាំងស្ត្រេសអត្រារក្សាកម្លាំងនៃសមាសធាតុគឺនៅតែ 60% ខណៈពេលដែលដែកមាន 40% អាលុយមីញ៉ូមគឺ 30% ហើយប្លាស្ទិកសរសៃកញ្ចក់មានត្រឹមតែ 20 ប៉ុណ្ណោះ។ % - 25% ។

សមាសធាតុសរសៃកាបូនគឺជាការពង្រឹងឡើងវិញនៃជាតិសរសៃកាបូន។ទោះបីជាជាតិសរសៃកាបោនអាចត្រូវបានប្រើតែម្នាក់ឯង និងលេងមុខងារជាក់លាក់ក៏ដោយ វាគឺជាវត្ថុធាតុដើមដែលផុយ។មានតែនៅពេលដែលវាត្រូវបានផ្សំជាមួយសម្ភារៈម៉ាទ្រីសដើម្បីបង្កើតជាសមាសធាតុសរសៃកាបូន ទើបវាអាចផ្តល់នូវការលេងបានល្អជាងមុនចំពោះលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិករបស់វា និងផ្ទុកបន្ទុកកាន់តែច្រើន។

សរសៃកាបូនអាចត្រូវបានចាត់ថ្នាក់តាមវិមាត្រផ្សេងៗគ្នា ដូចជាប្រភេទមុនគេ វិធីសាស្ត្រផលិត និងដំណើរការ

យោងតាមប្រភេទនៃមុនគេ: polyacrylonitrile (Pan) ដែលមានមូលដ្ឋាន, pitch based (isotropic, mesophase);មូលដ្ឋាន viscose (មូលដ្ឋានសែលុយឡូស, មូលដ្ឋាន rayon) ។ក្នុងចំណោមនោះ ជាតិសរសៃកាបូនដែលមានមូលដ្ឋានលើ polyacrylonitrile (Pan) កាន់កាប់ទីតាំងចម្បង ហើយទិន្នផលរបស់វាមានច្រើនជាង 90% នៃជាតិសរសៃកាបូនសរុប ខណៈដែលជាតិសរសៃកាបូនដែលមានមូលដ្ឋានលើ viscose មានតិចជាង 1% ។

យោងតាមល័ក្ខខ័ណ្ឌនៃការផលិតនិងវិធីសាស្រ្ត: ជាតិសរសៃកាបូន (800-1600 ℃), ជាតិសរសៃក្រាហ្វីត (2000-3000 ℃), សរសៃកាបូនដែលបានធ្វើឱ្យសកម្ម, ជាតិសរសៃកាបូនដែលលូតលាស់ដោយចំហាយទឹក។

យោងតាមលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិកវាអាចត្រូវបានបែងចែកទៅជាប្រភេទទូទៅនិងប្រភេទដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់: កម្លាំងនៃជាតិសរសៃកាបូនប្រភេទទូទៅគឺប្រហែល 1000MPa និងម៉ូឌុលគឺប្រហែល 100Gpa;ប្រភេទដំណើរការខ្ពស់អាចបែងចែកទៅជាប្រភេទកម្លាំងខ្ពស់ (កម្លាំង 2000mPa ម៉ូឌុល 250gpa) និងម៉ូដែលខ្ពស់ (ម៉ូឌូល 300gpa ឬច្រើនជាងនេះ) ដែលក្នុងនោះកម្លាំងខ្លាំងជាង 4000mpa ត្រូវបានគេហៅថាប្រភេទកម្លាំងខ្លាំងជ្រុល ហើយម៉ូឌុលដែលធំជាង 450gpa គឺ ហៅ​ថា​ម៉ូដែល​ខ្ពស់​ជ្រុល។

យោងទៅតាមទំហំរបស់សណ្តោង វាអាចបែងចែកជា Tow តូច និង Tow ធំ៖ រទេះតូច Carbon Fiber ភាគច្រើនគឺ 1K, 3K និង 6K នៅដំណាក់កាលដំបូង ហើយត្រូវបានអភិវឌ្ឍជាបណ្តើរៗទៅជា 12K និង 24K ដែលភាគច្រើនប្រើក្នុងលំហអាកាស កីឡា។ និងកន្លែងកំសាន្ត។សរសៃកាបូនលើសពី 48K ជាធម្មតាត្រូវបានគេហៅថាសរសៃកាបូនធំ រួមទាំង 48K, 60K, 80K ជាដើម ដែលភាគច្រើនត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងវិស័យឧស្សាហកម្ម។

កម្លាំង tensile និង tensile modulus គឺជាសន្ទស្សន៍សំខាន់ពីរដើម្បីវាយតម្លៃលក្ខណៈសម្បត្តិនៃជាតិសរសៃកាបូន។ដោយផ្អែកលើបញ្ហានេះ ប្រទេសចិនបានផ្សព្វផ្សាយស្តង់ដារជាតិសម្រាប់ជាតិសរសៃកាបូនដែលមានមូលដ្ឋានលើ PAN (GB / t26752-2011) ក្នុងឆ្នាំ 2011។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ដោយសារតែអត្ថប្រយោជន៍ឈានមុខគេទាំងស្រុងរបស់ Toray នៅក្នុងឧស្សាហកម្មជាតិសរសៃកាបូនពិភពលោក ក្រុមហ៊ុនផលិតក្នុងស្រុកភាគច្រើនក៏ទទួលយកស្តង់ដារចាត់ថ្នាក់របស់ Toray ផងដែរ។ ជាឯកសារយោង។

1.2 របាំងខ្ពស់នាំមកនូវតម្លៃបន្ថែមខ្ពស់។ការកែលម្អដំណើរការ និងការសម្រេចបាននូវការផលិតទ្រង់ទ្រាយធំអាចកាត់បន្ថយការចំណាយយ៉ាងច្រើន និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាព

1.2.1 ឧបសគ្គបច្ចេកទេសនៃឧស្សាហកម្មគឺខ្ពស់ ការផលិតមុនគេគឺជាស្នូល ហើយកាបូននីយកម្ម និងអុកស៊ីតកម្មគឺជាគន្លឹះ

ដំណើរការផលិតជាតិសរសៃកាបូនគឺស្មុគស្មាញ ដែលទាមទារឧបករណ៍ និងបច្ចេកវិទ្យាខ្ពស់។ការគ្រប់គ្រងភាពជាក់លាក់ សីតុណ្ហភាព និងពេលវេលានៃតំណភ្ជាប់នីមួយៗនឹងប៉ះពាល់យ៉ាងខ្លាំងដល់គុណភាពនៃផលិតផលចុងក្រោយ។Polyacrylonitrile carbon fiber ត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយបំផុត និងទិន្នផលខ្ពស់បំផុតនាពេលបច្ចុប្បន្ន ដោយសារដំណើរការរៀបចំដ៏សាមញ្ញរបស់វា តម្លៃផលិតកម្មទាប និងការចោលកាកសំណល់បីយ៉ាងងាយស្រួល។propane វត្ថុធាតុដើមសំខាន់អាចផលិតពីប្រេងឆៅ ហើយខ្សែសង្វាក់ឧស្សាហកម្មកាបូនសរសៃ PAN រួមបញ្ចូលដំណើរការផលិតពេញលេញពីថាមពលបឋមរហូតដល់កម្មវិធីស្ថានីយ។

បន្ទាប់ពី propane ត្រូវបានរៀបចំពីប្រេងឆៅ propylene ត្រូវបានទទួលដោយការ dehydrogenation កាតាលីករជ្រើសរើស (PDH) នៃ propane;

Acrylonitrile ត្រូវបានទទួលដោយការកត់សុីនៃ propylene ។មុនគេ Polyacrylonitrile (Pan) ត្រូវបានទទួលដោយវត្ថុធាតុ polymerization និងការបង្វិលនៃ acrylonitrile;

Polyacrylonitrile ត្រូវបាន oxidized មុន, carbonized នៅសីតុណ្ហភាពទាបនិងខ្ពស់ដើម្បីទទួលបានជាតិសរសៃកាបូន, ដែលអាចត្រូវបានធ្វើឡើងចូលទៅក្នុងក្រណាត់សរសៃកាបូននិង prepreg ជាតិសរសៃកាបូនសម្រាប់ការផលិតនៃសមាសធាតុសរសៃកាបូន;

ជាតិសរសៃកាបូនត្រូវបានផ្សំជាមួយជ័រ សេរ៉ាមិច និងសម្ភារៈផ្សេងទៀតដើម្បីបង្កើតជាសមាសធាតុសរសៃកាបូន។ជាចុងក្រោយ ផលិតផលចុងក្រោយសម្រាប់កម្មវិធីខាងក្រោមត្រូវបានទទួលដោយដំណើរការផ្សិតផ្សេងៗ។

គុណភាព និងកម្រិតនៃដំណើរការនៃសារធាតុមុនកំណត់ដោយផ្ទាល់នូវដំណើរការចុងក្រោយនៃជាតិសរសៃកាបូន។ដូច្នេះ ការកែលម្អគុណភាពនៃដំណោះស្រាយបង្វិល និងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃកត្តានៃការបង្កើតមុនក្លាយជាចំណុចសំខាន់នៃការរៀបចំកាបូនសរសៃគុណភាពខ្ពស់។

យោងតាម ​​"ការស្រាវជ្រាវលើដំណើរការផលិតនៃសារធាតុកាបូនសរសៃកាបូនដែលមានមូលដ្ឋានលើ polyacrylonitrile" ដំណើរការបង្វិលភាគច្រើនរួមមានបីប្រភេទ៖ ការបង្វិលសើម ការបង្វិលស្ងួត និងការបង្វិលសើមស្ងួត។នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ការបង្វិលសើម និងការបង្វិលសើមស្ងួតត្រូវបានប្រើប្រាស់ជាចម្បងដើម្បីផលិតសារធាតុ polyacrylonitrile មុនគេនៅក្នុង និងក្រៅប្រទេស ដែលក្នុងនោះការបង្វិលសើមត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយបំផុត។

ការបង្វិលសើមជាដំបូង extrudes ដំណោះស្រាយវិលពីរន្ធ spinneret ហើយដំណោះស្រាយវិលចូលទៅក្នុងអាងងូតទឹក coagulation ក្នុងទម្រង់នៃលំហូរតូច។យន្តការបង្វិលនៃដំណោះស្រាយ spinning polyacrylonitrile គឺថាមានគម្លាតធំរវាងកំហាប់នៃ DMSO នៅក្នុងសូលុយស្យុងវិល និងការងូតទឹក coagulation ហើយក៏មានគម្លាតធំរវាងកំហាប់នៃទឹកនៅក្នុងអាង coagulation និងដំណោះស្រាយ polyacrylonitrile ។នៅក្រោមអន្តរកម្មនៃភាពខុសគ្នានៃកំហាប់ទាំងពីរខាងលើ អង្គធាតុរាវចាប់ផ្តើមសាយភាយក្នុងទិសដៅពីរ ហើយទីបំផុត condenses ទៅជា filaments តាមរយៈការផ្ទេរម៉ាស់ ការផ្ទេរកំដៅ ចលនាលំនឹងដំណាក់កាល និងដំណើរការផ្សេងទៀត។

នៅក្នុងការផលិតមុនគេ បរិមាណសំណល់នៃ DMSO ទំហំជាតិសរសៃ កម្លាំង monofilament ម៉ូឌុល ការពន្លូត មាតិកាប្រេង និងការរួញទឹករំពុះ ក្លាយជាកត្តាសំខាន់ដែលជះឥទ្ធិពលដល់គុណភាពនៃមុនគេ។ដោយយកបរិមាណសំណល់នៃ DMSO ជាឧទាហរណ៍ វាមានឥទ្ធិពលលើលក្ខណៈសម្បត្តិជាក់ស្តែងនៃធាតុមុន ស្ថានភាពផ្នែកឆ្លងកាត់ និងតម្លៃ CV នៃផលិតផលជាតិសរសៃកាបូនចុងក្រោយ។បរិមាណសំណល់នៃ DMSO កាន់តែទាប ដំណើរការផលិតផលកាន់តែខ្ពស់។នៅក្នុងការផលិត DMSO ត្រូវបានយកចេញជាចម្បងដោយការបោកគក់ ដូច្នេះរបៀបគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពនៃការបោកគក់ ពេលវេលា បរិមាណទឹកដែលមានជាតិប្រៃ និងបរិមាណនៃវដ្តបោកគក់ក្លាយជាតំណភ្ជាប់ដ៏សំខាន់។

មុនគេ polyacrylonitrile ដែលមានគុណភាពខ្ពស់គួរតែមានលក្ខណៈដូចខាងក្រោម: ដង់ស៊ីតេខ្ពស់គ្រីស្តាល់ខ្ពស់កម្លាំងសមស្របផ្នែកឆ្លងកាត់រាងជារង្វង់មិនសូវខូចទ្រង់ទ្រាយផ្ទៃរលោងនិងរចនាសម្ព័ន្ធស្នូលស្បែកក្រាស់និងឯកសណ្ឋាន។

ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពនៃកាបូននីយកម្ម និងអុកស៊ីតកម្ម គឺជាគន្លឹះ។កាបូនអ៊ីដ្រាត និងអុកស៊ីតកម្ម គឺជាជំហានសំខាន់មួយក្នុងការផលិតផលិតផលចុងក្រោយនៃជាតិសរសៃកាបូនពីសារធាតុមុន។នៅក្នុងជំហាននេះ ភាពត្រឹមត្រូវ និងជួរនៃសីតុណ្ហភាពគួរតែត្រូវបានគ្រប់គ្រងយ៉ាងត្រឹមត្រូវ បើមិនដូច្នេះទេ កម្លាំង tensile នៃផលិតផលសរសៃកាបូននឹងរងផលប៉ះពាល់យ៉ាងខ្លាំង ហើយថែមទាំងនាំឱ្យមានការដាច់ខ្សែ។

Preoxidation (200-300 ℃): នៅក្នុងដំណើរការ preoxidation មុនគេ PAN ត្រូវបានកត់សុីយឺត និងស្រាលដោយអនុវត្តភាពតានតឹងជាក់លាក់មួយនៅក្នុងបរិយាកាសអុកស៊ីតកម្ម បង្កើតបានជារចនាសម្ព័ន្ធចិញ្ចៀនមួយចំនួនធំនៅលើមូលដ្ឋាននៃខ្សែសង្វាក់ត្រង់។ សម្រេចបាននូវគោលបំណងនៃការទប់ទល់នឹងការព្យាបាលសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាងនេះ។

កាបូនអ៊ីដ្រាត (សីតុណ្ហភាពអតិបរមាមិនទាបជាង 1000 ℃): ដំណើរការកាបូនគួរតែត្រូវបានអនុវត្តនៅក្នុងបរិយាកាសអសកម្ម។នៅក្នុងដំណាក់កាលដំបូងនៃកាបូននីយកម្ម ខ្សែសង្វាក់ Pan ដាច់ ហើយប្រតិកម្មឆ្លងកាត់ចាប់ផ្តើម។ជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាពប្រតិកម្ម decomposition កម្ដៅចាប់ផ្តើមបញ្ចេញមួយចំនួនធំនៃឧស្ម័នម៉ូលេគុលតូចហើយរចនាសម្ព័ន្ធក្រាហ្វិចចាប់ផ្តើមបង្កើត;នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពកើនឡើងបន្ថែមទៀត មាតិកាកាបូនបានកើនឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័ស ហើយសរសៃកាបូនបានចាប់ផ្តើមបង្កើត។

Graphitization (សីតុណ្ហភាពព្យាបាលលើសពី 2000 ℃): graphitization មិនមែនជាដំណើរការចាំបាច់សម្រាប់ការផលិតជាតិសរសៃកាបូនទេ ប៉ុន្តែជាដំណើរការស្រេចចិត្ត។ប្រសិនបើម៉ូឌុលបត់បែនខ្ពស់នៃជាតិសរសៃកាបូនត្រូវបានរំពឹងទុក ក្រាហ្វិចគឺត្រូវការជាចាំបាច់។ប្រសិនបើកម្លាំងខ្ពស់នៃជាតិសរសៃកាបូនត្រូវបានគេរំពឹងទុកនោះ ក្រាហ្វិចគឺមិនចាំបាច់ទេ។នៅក្នុងដំណើរការ graphitization សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ធ្វើឱ្យសរសៃបង្កើតជារចនាសម្ព័ន្ធសំណាញ់ក្រាហ្វិចដែលត្រូវបានអភិវឌ្ឍ ហើយរចនាសម្ព័ន្ធត្រូវបានរួមបញ្ចូលដោយការគូរដើម្បីទទួលបានផលិតផលចុងក្រោយ។

របាំងបច្ចេកទេសខ្ពស់ធ្វើឱ្យផលិតផលខាងក្រោមមានតម្លៃបន្ថែមខ្ពស់ ហើយតម្លៃនៃសមាសធាតុអាកាសចរណ៍គឺខ្ពស់ជាងសូត្រឆៅ 200 ដង។ដោយសារតែការលំបាកខ្ពស់នៃការរៀបចំជាតិសរសៃកាបូន និងដំណើរការស្មុគ្រស្មាញ ផលិតផលចុះក្រោមកាន់តែច្រើន តម្លៃបន្ថែមកាន់តែខ្ពស់។ជាពិសេសសម្រាប់សមាសធាតុសរសៃកាបូនកម្រិតខ្ពស់ដែលប្រើក្នុងវិស័យអវកាស ដោយសារតែអតិថិជននៅខាងក្រោមមានតម្រូវការតឹងរ៉ឹងបំផុតលើភាពជឿជាក់ និងស្ថេរភាព តម្លៃផលិតផលក៏បង្ហាញពីការកើនឡើងច្រើនធរណីមាត្របើធៀបនឹងកាបូនសរសៃធម្មតា។