కార్బన్ ఫైబర్ పరిశ్రమ యొక్క లోతైన విశ్లేషణ: అధిక వృద్ధి, కొత్త పదార్థాల విస్తృత స్థలం మరియు అధిక నాణ్యత ట్రాక్

21వ శతాబ్దంలో కొత్త పదార్థాలకు రాజుగా పిలువబడే కార్బన్ ఫైబర్, పదార్థాలలో ప్రకాశవంతమైన ముత్యం.కార్బన్ ఫైబర్ (CF) అనేది 90% కంటే ఎక్కువ కార్బన్ కంటెంట్ కలిగిన ఒక రకమైన అకర్బన ఫైబర్.సేంద్రీయ ఫైబర్స్ (విస్కోస్ బేస్డ్, పిచ్ బేస్డ్, పాలియాక్రిలోనిట్రైల్ బేస్డ్ ఫైబర్స్ మొదలైనవి) పైరోలైజ్ చేయబడి, అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద కార్బోనైజ్ చేయబడి కార్బన్ బ్యాక్‌బోన్‌గా ఏర్పడతాయి.

రీన్ఫోర్స్డ్ ఫైబర్ యొక్క కొత్త తరం వలె, కార్బన్ ఫైబర్ అద్భుతమైన యాంత్రిక మరియు రసాయన లక్షణాలను కలిగి ఉంది.ఇది కార్బన్ పదార్థాల స్వాభావిక లక్షణాలను మాత్రమే కాకుండా, టెక్స్‌టైల్ ఫైబర్ యొక్క మృదుత్వం మరియు ప్రాసెసిబిలిటీని కలిగి ఉంటుంది.అందువల్ల, ఇది ఏరోస్పేస్, శక్తి పరికరాలు, రవాణా, క్రీడలు మరియు విశ్రాంతి రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

తక్కువ బరువు: అద్భుతమైన పనితీరుతో కొత్త వ్యూహాత్మక పదార్థంగా, కార్బన్ ఫైబర్ సాంద్రత మెగ్నీషియం మరియు బెరీలియంతో సమానంగా ఉంటుంది, ఉక్కులో 1/4 కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.కార్బన్ ఫైబర్ మిశ్రమాన్ని నిర్మాణ పదార్థంగా ఉపయోగించడం వల్ల నిర్మాణ బరువును 30% - 40% వరకు తగ్గించవచ్చు.

అధిక బలం మరియు అధిక మాడ్యులస్: కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క నిర్దిష్ట బలం ఉక్కు కంటే 5 రెట్లు ఎక్కువ మరియు అల్యూమినియం మిశ్రమం కంటే 4 రెట్లు ఎక్కువ;నిర్దిష్ట మాడ్యులస్ ఇతర నిర్మాణ పదార్థాల కంటే 1.3-12.3 రెట్లు.

చిన్న విస్తరణ గుణకం: చాలా కార్బన్ ఫైబర్‌ల యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ప్రతికూలంగా ఉంటుంది, 0 వద్ద 200-400 ℃, మరియు 1000 ℃ × 10-6 / K కంటే తక్కువ వద్ద 1.5 మాత్రమే, అధిక పని కారణంగా విస్తరించడం మరియు వైకల్యం చేయడం సులభం కాదు. ఉష్ణోగ్రత.

మంచి రసాయన తుప్పు నిరోధకత: కార్బన్ ఫైబర్ అధిక స్వచ్ఛమైన కార్బన్ కంటెంట్‌ను కలిగి ఉంటుంది మరియు కార్బన్ అత్యంత స్థిరమైన రసాయన మూలకాలలో ఒకటి, దీని ఫలితంగా యాసిడ్ మరియు క్షార వాతావరణంలో చాలా స్థిరమైన పనితీరు ఉంటుంది, ఇది అన్ని రకాల రసాయన వ్యతిరేక తుప్పు ఉత్పత్తులను తయారు చేయవచ్చు.

బలమైన అలసట నిరోధకత: కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క నిర్మాణం స్థిరంగా ఉంటుంది.పాలిమర్ నెట్‌వర్క్ గణాంకాల ప్రకారం, మిలియన్ల కొద్దీ చక్రాల ఒత్తిడి అలసట పరీక్ష తర్వాత, మిశ్రమం యొక్క బలం నిలుపుదల రేటు ఇప్పటికీ 60%, ఉక్కు 40%, అల్యూమినియం 30% మరియు గ్లాస్ ఫైబర్ రీన్‌ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్ 20 మాత్రమే. % – 25%.

కార్బన్ ఫైబర్ కాంపోజిట్ అనేది కార్బన్ ఫైబర్‌ను తిరిగి బలోపేతం చేయడం.కార్బన్ ఫైబర్‌ను ఒంటరిగా ఉపయోగించగలిగినప్పటికీ మరియు నిర్దిష్ట పనితీరును ప్లే చేయగలిగినప్పటికీ, ఇది పెళుసుగా ఉండే పదార్థం.కార్బన్ ఫైబర్ మిశ్రమాన్ని ఏర్పరచడానికి మాతృక పదార్థంతో కలిపినప్పుడు మాత్రమే అది దాని యాంత్రిక లక్షణాలకు మెరుగైన ఆటను ఇస్తుంది మరియు ఎక్కువ లోడ్లను మోయగలదు.

కార్బన్ ఫైబర్‌లను పూర్వగామి రకం, తయారీ పద్ధతి మరియు పనితీరు వంటి వివిధ పరిమాణాల ప్రకారం వర్గీకరించవచ్చు.

పూర్వగామి రకం ప్రకారం: పాలియాక్రిలోనిట్రైల్ (పాన్) ఆధారిత, పిచ్ ఆధారిత (ఐసోట్రోపిక్, మెసోఫేస్);విస్కోస్ బేస్ (సెల్యులోజ్ బేస్, రేయాన్ బేస్).వాటిలో, పాలీయాక్రిలోనిట్రైల్ (పాన్) ఆధారిత కార్బన్ ఫైబర్ ప్రధాన స్రవంతి స్థానాన్ని ఆక్రమించింది మరియు దాని అవుట్‌పుట్ మొత్తం కార్బన్ ఫైబర్‌లో 90% కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, అయితే విస్కోస్ ఆధారిత కార్బన్ ఫైబర్ 1% కంటే తక్కువ.

తయారీ పరిస్థితులు మరియు పద్ధతుల ప్రకారం: కార్బన్ ఫైబర్ (800-1600 ℃), గ్రాఫైట్ ఫైబర్ (2000-3000 ℃), యాక్టివేటెడ్ కార్బన్ ఫైబర్, ఆవిరి పెరిగిన కార్బన్ ఫైబర్.

యాంత్రిక లక్షణాల ప్రకారం, దీనిని సాధారణ రకం మరియు అధిక-పనితీరు రకంగా విభజించవచ్చు: సాధారణ రకం కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క బలం సుమారు 1000MPa, మరియు మాడ్యులస్ సుమారు 100GPa;అధిక పనితీరు రకాన్ని అధిక బలం రకం (బలం 2000mPa, మాడ్యులస్ 250gpa) మరియు అధిక మోడల్ (మాడ్యులస్ 300gpa లేదా అంతకంటే ఎక్కువ)గా విభజించవచ్చు, వీటిలో 4000mpa కంటే ఎక్కువ బలాన్ని అల్ట్రా-హై బలం రకం అని కూడా పిలుస్తారు మరియు 450gpa కంటే ఎక్కువ మాడ్యులస్ అల్ట్రా-హై మోడల్ అని పిలుస్తారు.

టో పరిమాణం ప్రకారం, దీనిని చిన్న టో మరియు పెద్ద టోగా విభజించవచ్చు: చిన్న టో కార్బన్ ఫైబర్ ప్రాథమిక దశలో ప్రధానంగా 1K, 3K మరియు 6K, మరియు క్రమంగా 12K మరియు 24Kగా అభివృద్ధి చేయబడింది, ఇది ప్రధానంగా ఏరోస్పేస్, క్రీడలలో ఉపయోగించబడుతుంది. మరియు విశ్రాంతి క్షేత్రాలు.48K పైన ఉన్న కార్బన్ ఫైబర్‌లను సాధారణంగా పెద్ద టో కార్బన్ ఫైబర్‌లు అంటారు, వీటిలో 48K, 60K, 80K, మొదలైనవి ప్రధానంగా పారిశ్రామిక రంగాలలో ఉపయోగించబడతాయి.

తన్యత బలం మరియు తన్యత మాడ్యులస్ కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క లక్షణాలను అంచనా వేయడానికి రెండు ప్రధాన సూచికలు.దీని ఆధారంగా, చైనా 2011లో PAN ఆధారిత కార్బన్ ఫైబర్ (GB / t26752-2011) కోసం జాతీయ ప్రమాణాన్ని ప్రకటించింది. అదే సమయంలో, గ్లోబల్ కార్బన్ ఫైబర్ పరిశ్రమలో టోరే యొక్క సంపూర్ణ ప్రముఖ ప్రయోజనం కారణంగా, చాలా మంది దేశీయ తయారీదారులు కూడా టోరే యొక్క వర్గీకరణ ప్రమాణాన్ని అవలంబించారు. సూచనగా.

1.2 అధిక అడ్డంకులు అధిక అదనపు విలువను తెస్తాయి.ప్రక్రియను మెరుగుపరచడం మరియు సామూహిక ఉత్పత్తిని గ్రహించడం ఖర్చును గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది మరియు సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది

1.2.1 పరిశ్రమ యొక్క సాంకేతిక అవరోధం ఎక్కువగా ఉంది, పూర్వగామి ఉత్పత్తి ప్రధానమైనది మరియు కార్బొనైజేషన్ మరియు ఆక్సీకరణ కీలకం

కార్బన్ ఫైబర్ ఉత్పత్తి ప్రక్రియ సంక్లిష్టమైనది, దీనికి అధిక పరికరాలు మరియు సాంకేతికత అవసరం.ప్రతి లింక్ యొక్క ఖచ్చితత్వం, ఉష్ణోగ్రత మరియు సమయం యొక్క నియంత్రణ తుది ఉత్పత్తి నాణ్యతను బాగా ప్రభావితం చేస్తుంది.సాపేక్షంగా సరళమైన తయారీ ప్రక్రియ, తక్కువ ఉత్పత్తి వ్యయం మరియు మూడు వ్యర్థాలను సౌకర్యవంతంగా పారవేయడం వంటి కారణాల వల్ల పాలియాక్రిలోనిట్రైల్ కార్బన్ ఫైబర్ ప్రస్తుతం అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు అత్యధిక అవుట్‌పుట్ కార్బన్ ఫైబర్‌గా మారింది.ప్రధాన ముడి పదార్థం ప్రొపేన్ ముడి చమురు నుండి తయారు చేయబడుతుంది మరియు PAN కార్బన్ ఫైబర్ పరిశ్రమ గొలుసు ప్రాథమిక శక్తి నుండి టెర్మినల్ అప్లికేషన్ వరకు పూర్తి తయారీ ప్రక్రియను కలిగి ఉంటుంది.

క్రూడ్ ఆయిల్ నుండి ప్రొపేన్ తయారు చేయబడిన తర్వాత, ప్రొపేన్ యొక్క సెలెక్టివ్ ఉత్ప్రేరక డీహైడ్రోజనేషన్ (PDH) ద్వారా ప్రొపైలిన్ పొందబడింది;

ప్రొపైలిన్ యొక్క అమోక్సిడేషన్ ద్వారా యాక్రిలోనిట్రైల్ పొందబడింది.అక్రిలోనిట్రైల్ యొక్క పాలిమరైజేషన్ మరియు స్పిన్నింగ్ ద్వారా పాలీయాక్రిలోనిట్రైల్ (పాన్) పూర్వగామిని పొందారు;

Polyacrylonitrile ముందుగా ఆక్సిడైజ్ చేయబడి, కార్బన్ ఫైబర్‌ను పొందేందుకు తక్కువ మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద కార్బోనైజ్ చేయబడింది, దీనిని కార్బన్ ఫైబర్ ఫ్యాబ్రిక్ మరియు కార్బన్ ఫైబర్ మిశ్రమాల ఉత్పత్తికి కార్బన్ ఫైబర్ ప్రిప్రెగ్‌గా తయారు చేయవచ్చు;

కార్బన్ ఫైబర్ రెసిన్, సెరామిక్స్ మరియు ఇతర పదార్థాలతో కలిపి కార్బన్ ఫైబర్ మిశ్రమాలను ఏర్పరుస్తుంది.చివరగా, దిగువ అనువర్తనాల కోసం తుది ఉత్పత్తులు వివిధ అచ్చు ప్రక్రియల ద్వారా పొందబడతాయి;

పూర్వగామి యొక్క నాణ్యత మరియు పనితీరు స్థాయి నేరుగా కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క తుది పనితీరును నిర్ణయిస్తుంది.అందువల్ల, స్పిన్నింగ్ సొల్యూషన్ నాణ్యతను మెరుగుపరచడం మరియు పూర్వగామి ఏర్పడే కారకాలను ఆప్టిమైజ్ చేయడం అధిక-నాణ్యత కార్బన్ ఫైబర్‌ను తయారు చేయడంలో కీలకాంశాలుగా మారతాయి.

"పాలీయాక్రిలోనిట్రైల్ ఆధారిత కార్బన్ ఫైబర్ పూర్వగామి ఉత్పత్తి ప్రక్రియపై పరిశోధన" ప్రకారం, స్పిన్నింగ్ ప్రక్రియలో ప్రధానంగా మూడు విభాగాలు ఉంటాయి: వెట్ స్పిన్నింగ్, డ్రై స్పిన్నింగ్ మరియు డ్రై వెట్ స్పిన్నింగ్.ప్రస్తుతం, వెట్ స్పిన్నింగ్ మరియు డ్రై వెట్ స్పిన్నింగ్ ప్రధానంగా స్వదేశంలో మరియు విదేశాలలో పాలియాక్రిలోనిట్రైల్ పూర్వగామిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు, వీటిలో వెట్ స్పిన్నింగ్ ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతుంది.

వెట్ స్పిన్నింగ్ మొదట స్పిన్నరెట్ రంధ్రం నుండి స్పిన్నింగ్ ద్రావణాన్ని వెలికితీస్తుంది మరియు స్పిన్నింగ్ ద్రావణం చిన్న ప్రవాహం రూపంలో గడ్డకట్టే స్నానంలోకి ప్రవేశిస్తుంది.పాలియాక్రిలోనైట్రైల్ స్పిన్నింగ్ సొల్యూషన్ యొక్క స్పిన్నింగ్ మెకానిజం ఏమిటంటే, స్పిన్నింగ్ సొల్యూషన్ మరియు కోగ్యులేషన్ బాత్‌లో DMSO గాఢత మధ్య పెద్ద గ్యాప్ ఉంది మరియు కోగ్యులేషన్ బాత్ మరియు పాలీయాక్రిలోనిట్రైల్ ద్రావణంలో నీటి గాఢత మధ్య కూడా పెద్ద గ్యాప్ ఉంటుంది.పై రెండు ఏకాగ్రత వ్యత్యాసాల పరస్పర చర్యలో, ద్రవం రెండు దిశలలో వ్యాపించడం ప్రారంభమవుతుంది మరియు చివరకు ద్రవ్యరాశి బదిలీ, ఉష్ణ బదిలీ, దశ సమతౌల్య కదలిక మరియు ఇతర ప్రక్రియల ద్వారా తంతువులుగా ఘనీభవిస్తుంది.

పూర్వగామి ఉత్పత్తిలో, DMSO యొక్క అవశేష పరిమాణం, ఫైబర్ పరిమాణం, మోనోఫిలమెంట్ బలం, మాడ్యులస్, పొడుగు, చమురు కంటెంట్ మరియు వేడినీటి సంకోచం పూర్వగామి నాణ్యతను ప్రభావితం చేసే కీలక కారకాలు.DMSO యొక్క అవశేష మొత్తాన్ని ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, ఇది తుది కార్బన్ ఫైబర్ ఉత్పత్తి యొక్క పూర్వగామి, క్రాస్-సెక్షన్ స్థితి మరియు CV విలువ యొక్క స్పష్టమైన లక్షణాలపై ప్రభావం చూపుతుంది.DMSO యొక్క అవశేష మొత్తం తక్కువగా ఉంటే, ఉత్పత్తి యొక్క పనితీరు ఎక్కువ.ఉత్పత్తిలో, DMSO ప్రధానంగా వాషింగ్ ద్వారా తొలగించబడుతుంది, కాబట్టి వాషింగ్ ఉష్ణోగ్రత, సమయం, డీసాల్టెడ్ నీటి పరిమాణం మరియు వాషింగ్ సైకిల్ మొత్తాన్ని ఎలా నియంత్రించాలో ముఖ్యమైన లింక్ అవుతుంది.

అధిక నాణ్యత గల పాలియాక్రిలోనిట్రైల్ పూర్వగామి కింది లక్షణాలను కలిగి ఉండాలి: అధిక సాంద్రత, అధిక స్ఫటికాకారత, తగిన బలం, వృత్తాకార క్రాస్ సెక్షన్, తక్కువ భౌతిక లోపాలు, మృదువైన ఉపరితలం మరియు ఏకరీతి మరియు దట్టమైన చర్మపు కోర్ నిర్మాణం.

కార్బొనైజేషన్ మరియు ఆక్సీకరణం యొక్క ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ కీలకం.కార్బొనైజేషన్ మరియు ఆక్సీకరణ అనేది పూర్వగామి నుండి కార్బన్ ఫైబర్ తుది ఉత్పత్తుల ఉత్పత్తిలో ముఖ్యమైన దశ.ఈ దశలో, ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఖచ్చితత్వం మరియు పరిధిని ఖచ్చితంగా నియంత్రించాలి, లేకుంటే, కార్బన్ ఫైబర్ ఉత్పత్తుల యొక్క తన్యత బలం గణనీయంగా ప్రభావితమవుతుంది మరియు వైర్ విచ్ఛిన్నానికి కూడా దారి తీస్తుంది.

ప్రీఆక్సిడేషన్ (200-300 ℃): ప్రీఆక్సిడేషన్ ప్రక్రియలో, ఆక్సీకరణ వాతావరణంలో ఒక నిర్దిష్ట ఉద్రిక్తతను వర్తింపజేయడం ద్వారా PAN పూర్వగామి నెమ్మదిగా మరియు స్వల్పంగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది, పాన్ స్ట్రెయిట్ చైన్ ఆధారంగా పెద్ద సంఖ్యలో రింగ్ నిర్మాణాలను ఏర్పరుస్తుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత చికిత్సను తట్టుకునే ఉద్దేశ్యాన్ని సాధించండి.

కార్బొనైజేషన్ (గరిష్ట ఉష్ణోగ్రత 1000 ℃ కంటే తక్కువ కాదు): కార్బొనైజేషన్ ప్రక్రియ జడ వాతావరణంలో జరగాలి.కార్బొనైజేషన్ ప్రారంభ దశలో, పాన్ చైన్ విచ్ఛిన్నమవుతుంది మరియు క్రాస్‌లింకింగ్ ప్రతిచర్య ప్రారంభమవుతుంది;ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో, ఉష్ణ కుళ్ళిపోయే ప్రతిచర్య పెద్ద సంఖ్యలో చిన్న అణువుల వాయువులను విడుదల చేయడం ప్రారంభిస్తుంది మరియు గ్రాఫైట్ నిర్మాణం ఏర్పడటం ప్రారంభమవుతుంది;ఉష్ణోగ్రత మరింత పెరిగినప్పుడు, కార్బన్ కంటెంట్ వేగంగా పెరిగింది మరియు కార్బన్ ఫైబర్ ఏర్పడటం ప్రారంభమైంది.

గ్రాఫిటైజేషన్ (2000 ℃ కంటే ఎక్కువ చికిత్స ఉష్ణోగ్రత): గ్రాఫిటైజేషన్ అనేది కార్బన్ ఫైబర్ ఉత్పత్తికి అవసరమైన ప్రక్రియ కాదు, ఐచ్ఛిక ప్రక్రియ.కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క అధిక సాగే మాడ్యులస్ ఆశించినట్లయితే, గ్రాఫిటైజేషన్ అవసరం;కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క అధిక బలం ఆశించినట్లయితే, గ్రాఫిటైజేషన్ అవసరం లేదు.గ్రాఫిటైజేషన్ ప్రక్రియలో, అధిక ఉష్ణోగ్రత ఫైబర్‌ను అభివృద్ధి చెందిన గ్రాఫైట్ మెష్ నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తుంది మరియు తుది ఉత్పత్తిని పొందడానికి డ్రాయింగ్ ద్వారా నిర్మాణం ఏకీకృతం చేయబడుతుంది.

అధిక సాంకేతిక అడ్డంకులు దిగువ ఉత్పత్తులకు అధిక అదనపు విలువను అందజేస్తాయి మరియు విమానయాన మిశ్రమాల ధర ముడి పట్టు ధర కంటే 200 రెట్లు ఎక్కువ.కార్బన్ ఫైబర్ తయారీ మరియు సంక్లిష్ట ప్రక్రియ యొక్క అధిక క్లిష్టత కారణంగా, మరింత దిగువ ఉత్పత్తులు, అధిక అదనపు విలువ.ప్రత్యేకించి ఏరోస్పేస్ ఫీల్డ్‌లో ఉపయోగించే హై-ఎండ్ కార్బన్ ఫైబర్ మిశ్రమాల కోసం, దిగువ కస్టమర్‌లు దాని విశ్వసనీయత మరియు స్థిరత్వంపై చాలా కఠినమైన అవసరాలు కలిగి ఉంటారు, ఉత్పత్తి ధర సాధారణ కార్బన్ ఫైబర్‌తో పోలిస్తే రేఖాగణిత బహుళ వృద్ధిని కూడా చూపుతుంది.