Uglerod Tolasi: Rossiyada Uglerod Tolasi Ishlab Chiqarish Texnologiyasi, Uglerod Tolasi Bilan Macun Va Erdan Isitish, Uglerod Tolasining Zichligi Va Xususiyatlari

2024 Muallif: Beatrice Philips | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-09 13:50

Uglerod tolasi haqida hamma narsani bilish har bir zamonaviy inson uchun juda muhimdir. Rossiyada uglerod ishlab chiqarish texnologiyasini, uglerod tolasining zichligi va boshqa xususiyatlarini tushunib, uni qo'llash doirasini tushunish va to'g'ri tanlov qilish osonroq bo'ladi. Bundan tashqari, siz uglerod tolasi bilan macun va erdan isitish, bu mahsulotni xorijiy ishlab chiqaruvchilari va qo'llanilishining turli sohalari haqida hamma narsani bilib olishingiz kerak.

Xususiyatlar

Uglerod tolasi va uglerod tolasi va bir qator manbalarda uglerod tolasi nomlari juda keng tarqalgan. Ammo bu materiallarning haqiqiy xususiyatlari va ulardan foydalanish imkoniyatlari haqidagi tasavvur ko'pchilik uchun mutlaqo boshqacha. Texnik nuqtai nazardan, bu material 5 dan kam bo'lmagan va 15 mikrondan oshmaydigan kesimli iplardan yig'ilgan … Kompozitsiyaning deyarli barchasi uglerod atomlaridan tashkil topgan - shuning uchun ham shunday nomlangan. Bu atomlarning o'zi parallel chiziqlar hosil qiluvchi aniq kristallarga guruhlangan.

Ushbu dizayn juda yuqori kuchlanish kuchini ta'minlaydi. Uglerod tolasi mutlaqo yangi ixtiro emas . Shunga o'xshash materialning birinchi namunalari Edison tomonidan qabul qilingan va ishlatilgan. Keyinchalik, yigirmanchi asrning o'rtalarida uglerod tolasi qayta tiklanish davrini boshdan kechirdi - o'shandan beri undan foydalanish tobora ko'payib bormoqda.

Hozirgi vaqtda uglerod tolasi juda xilma -xil xom ashyodan qilingan va shuning uchun uning xossalari turlicha bo'lishi mumkin.

Tarkibi va fizik xususiyatlari

Uglerod tolasi xususiyatlaridan eng muhimi uning xususiyatidir ajoyib issiqlik qarshiligi … Agar modda 1600 - 2000 gradusgacha qizdirilsa ham, muhitda kislorod bo'lmaganda uning parametrlari o'zgarmaydi. Ushbu materialning zichligi, odatdagidek, chiziqli (matn deb ataladi). Chiziqli zichligi 600 teks bo'lganida, 1 km to'rning massasi 600 g bo'ladi, ko'p hollarda materialning elastik moduli yoki, aytganidek, Young moduli ham juda muhim.

Yuqori quvvatli tola uchun bu ko'rsatkich 200 dan 250 GPa gacha. PAN asosida ishlab chiqarilgan yuqori modulli uglerod tolasi elastik moduli taxminan 400 GPa. Suyuq kristalli eritmalar uchun bu parametr 400 dan 700 GPa gacha o'zgarishi mumkin. Elastik modul individual grafit kristallari cho'zilganda uning qiymatini baholash asosida hisoblanadi. Atom tekisliklarining yo'nalishi rentgen nurlari diffraktsiyasi yordamida aniqlanadi.

Odatiy sirt tarangligi 0,86 N / m. Metall kompozit tola olish uchun materialni qayta ishlashda bu ko'rsatkich 1,0 N / m gacha ko'tariladi . Kapillyar ko'tarilish usuli bilan o'lchash mos keladigan parametrni aniqlashga yordam beradi. Neft maydonlariga asoslangan tolalarning erish harorati 200 daraja. Spinning taxminan 250 gradusda sodir bo'ladi; boshqa turdagi tolalarning erish nuqtasi to'g'ridan -to'g'ri ularning tarkibiga bog'liq.

Uglerodli matolarning maksimal kengligi texnologik talablar va nuanslarga bog'liq. Ko'p ishlab chiqaruvchilar uchun bu 100 yoki 125 sm. Eksenel kuchga kelsak, u teng bo'ladi:

• 3000 dan 3500 MPa gacha bo'lgan PAN asosidagi yuqori quvvatli mahsulotlar uchun;
• sezilarli darajada cho'zilgan tolalar uchun, aniq 4500 MPa;
• 2000 dan 4500 MPa gacha yuqori modulli material uchun.

Kristalning panjara atom tekisligiga tortish kuchi ostida turg'unligini nazariy hisob -kitoblari taxminiy qiymatini 180 GPa beradi. Kutilayotgan amaliy chegara 100 GPa. Biroq, tajribalar hali 20 GPa dan yuqori darajadagi mavjudligini tasdiqlamadi. Uglerod tolasining haqiqiy kuchi uning mexanik nuqsonlari va ishlab chiqarish jarayonining nuanslari bilan chegaralanadi. Amaliy tadqiqotlarda 1/10 mm uzunlikdagi kesimning tortishish kuchi 9-10 GPa gacha bo'ladi.

T30 uglerod tolasi alohida e'tiborga loyiqdir . Bu material asosan tayoqlar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Bu yechim o'zining yengilligi va ajoyib muvozanati bilan ajralib turadi. T30 indeksi 30 tonna egiluvchanlik modulini bildiradi.

Ishlab chiqarishning murakkab jarayonlari sizga T35 darajasidagi mahsulotni olish imkonini beradi va hokazo.

Ishlab chiqarish texnologiyasi

Uglerod tolasi har xil turdagi polimerlardan tayyorlanishi mumkin. Qayta ishlash rejimi bunday materiallarning ikkita asosiy turini - karbonlangan va grafitlangan turlarini aniqlaydi. PANdan olingan tolalar va har xil pitch turlari o'rtasida muhim farq bor. Yuqori quvvatli va yuqori modulli sifatli uglerod tolalari har xil darajadagi qattiqlik va modulga ega bo'lishi mumkin . Ularni turli markalarga havola qilish odat tusiga kiradi.

Elyaflar filament yoki to'plam shaklida tayyorlanadi. Ular 1000 dan 10000 gacha uzluksiz filamentlardan hosil bo'ladi. Bu tolalardan matolar, masalan, iplar kabi ham tayyorlanishi mumkin (bu holda, filamentlar soni bundan ham ko'proq). Boshlang'ich xom ashyo nafaqat oddiy tolalar, balki suyuq kristalli qadamlar, shuningdek poliakrilonitril. Ishlab chiqarish jarayoni dastlab dastlabki tolalarni ishlab chiqarishni nazarda tutadi, so'ngra ular havoda 200 - 300 daraja haroratda isitiladi.

PAN holatida bu jarayon oldindan ishlov berish yoki yong'inga chidamlilikni kuchaytirish deb ataladi. Bunday protseduradan so'ng, pitch infuzibility kabi muhim xususiyatga ega bo'ladi. Elyaflar qisman oksidlanadi. Keyingi isitish rejimi ularning karbonlangan yoki grafitlangan guruhga kirishini aniqlaydi . Ishning oxiri sirtga kerakli xususiyatlarni berishni nazarda tutadi, shundan so'ng u tugatiladi yoki o'lchamiga ega bo'ladi.

Havodagi oksidlanish nafaqat oksidlanish natijasida olovga chidamliligini oshiradi. Bu hissa nafaqat qisman dehidrogenlash, balki molekulalararo o'zaro bog'lanish va boshqa jarayonlar orqali ham qo'shiladi. Bundan tashqari, materialning uglerod atomlarining erishi va uchib ketishiga sezuvchanligi kamayadi. Karbonizatsiya (yuqori haroratli fazada) gazlashtirish va barcha begona atomlarning qochishi bilan kechadi.

Havo borligida 200 - 300 gradusgacha qizdirilgan PAN tolalari qorayadi.

Ularning keyingi karbonlanishi azotli muhitda 1000 - 1500 gradusda amalga oshiriladi. Isitishning optimal darajasi, bir qator texnologlarga ko'ra, 1200 - 1400 daraja . Yuqori modulli tolani taxminan 2500 gradusgacha qizdirish kerak bo'ladi. Dastlabki bosqichda PAN narvon mikroyapısını oladi. Politsiklik aromatik moddaning paydo bo'lishi bilan birga, molekula ichidagi kondensatsiya uning paydo bo'lishi uchun "javobgar".

Harorat qancha ko'p ko'tarilsa, tsiklik turdagi tuzilish shunchalik katta bo'ladi . Texnologiyaga ko'ra issiqlik bilan ishlov berish tugagandan so'ng, molekulalar yoki aromatik bo'laklarning joylashuvi shunday bo'ladiki, asosiy o'qlar tola o'qiga parallel bo'ladi. Kuchlanish yo'nalish darajasining pasayishiga to'sqinlik qiladi. Issiqlik bilan ishlov berish jarayonida PAN parchalanishining o'ziga xos xususiyatlari payvandlangan monomerlarning konsentratsiyasi bilan belgilanadi. Bunday tolalarning har bir turi dastlabki ishlov berish shartlarini belgilaydi.

Suyuq kristalli neft pitchini 350 dan 400 darajagacha bo'lgan haroratda uzoq vaqt saqlash kerak. Bu rejim polisiklik molekulalarning kondensatsiyalanishiga olib keladi. Ularning massasi ortadi va bir -biriga yopishishi asta -sekin sodir bo'ladi (sferulitlar paydo bo'lishi bilan). Agar isitish to'xtamasa, sferulitlar o'sadi, molekulyar og'irligi oshadi va natijada uzluksiz suyuq kristalli faza hosil bo'ladi . Kristallar vaqti -vaqti bilan xinolinda eriydi, lekin odatda ular ham, piridin ham erimaydi (bu texnologiyaning nuanslariga bog'liq).

55 - 65% lik suyuq kristalli suyuq kristalli plyonkadan olingan tolalar plastmassa oqadi. Yigirish 350 - 400 gradusda amalga oshiriladi. Yuqori yo'naltirilgan struktura havo atmosferasida 200 - 350 daraja dastlabki qizdirish va keyinchalik inert atmosferada ushlab turish natijasida hosil bo'ladi. Thornel P-55 tolasining tolalari 2000 gradusgacha qizdirilishi kerak, elastiklik moduli qanchalik baland bo'lsa, harorat shuncha yuqori bo'lishi kerak.

So'nggi paytlarda ilmiy va muhandislik ishlari gidrogenatsiyadan foydalanadigan texnologiyaga tobora ko'proq e'tibor qaratmoqda. Elyaflarning dastlabki ishlab chiqarilishi ko'pincha ko'mir smolasi va naftal saqichining aralashmasini vodorodlash orqali amalga oshiriladi. Bunday holda, tetrahidrokinolin bo'lishi kerak . Qayta ishlash harorati 380 - 500 daraja. Qattiq moddalarni filtrlash va santrifüj orqali olib tashlash mumkin; keyin maydonlar yuqori haroratda qalinlashadi. Uglerod ishlab chiqarish uchun (texnologiyaga qarab) juda xilma -xil uskunalardan foydalanish kerak:

• vakuumni tarqatadigan qatlamlar;
• nasoslar;
• yopishtiruvchi jabduqlar;
• ish stollari;
• tuzoqlar;
• Supero'tkazuvchilar to'r;
• vakuumli plyonkalar;
• oldindan tayyorgarlik;
• avtoklavlar.

Bozor sharhi

Quyidagi uglerod tolasi ishlab chiqaruvchilari jahon bozorida etakchi hisoblanadi:

• Thornell, Fortafil and Celion (AQSh);
• Grafil va Modmor (Angliya);
• Kureha-Lone va Toreika (Yaponiya);
• Cytec Industries;
• Hexcel;
• SGL guruhi;
• Toray Industries;
• Zoltek;
• Mitsubishi tumani.

Bugungi kunda uglerod Rossiyada ishlab chiqariladi:

• Chelyabinsk uglerod va kompozit materiallar zavodi;
• Balakovo uglerod ishlab chiqarish;
• NPK Ximprominjiniring;
• Saratov korxonasi "START".

Mahsulotlar va ilovalar

Uglerod tolasi kompozit armatura tayyorlashda ishlatiladi. Bundan tashqari, quyidagilarni olish odatiy holdir:

• ikki tomonlama matolar;
• dizayner matolar;
• biaxial va quadroaxial to'qimalar;
• to'quv bo'lmagan mato;
• bir tomonlama lenta;
• oldindan tayyorgarlik;
• tashqi mustahkamlash;
• tolalar;
• jabduqlar.

Hozir juda jiddiy yangilik infraqizil issiq zamin . Bunday holda, material an'anaviy metall simni almashtirish sifatida ishlatiladi. U 3 barobar ko'proq issiqlik ishlab chiqarishi mumkin, bundan tashqari, energiya sarfi taxminan 50%ga kamayadi. Modellashtirishning murakkab texnikasini sevuvchilar ko'pincha o'rash orqali olingan uglerod naychalarini ishlatadilar. Bu mahsulotlarga avtomobillar va boshqa uskunalar ishlab chiqaruvchilar ham talab qilmoqdalar. Uglerod tolasi odatda qo'l tormozlari uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, ushbu material asosida quyidagilarni oling:

• samolyot modellari uchun ehtiyot qismlar;
• bir qismli davlumbazlar;
• velosipedlar;
• avtomobil va mototsikllarni sozlash uchun ehtiyot qismlar.

Uglerodli mato panellari alyuminiydan 18% qattiqroq va konstruktiv po'latdan 14% ko'proq … Ushbu materialga asoslangan yenglar har xil profilli quvurlar va quvurlarni, spirali mahsulotlarni olish uchun kerak bo'ladi. Ular, shuningdek, golf klublarini ishlab chiqarish va ta'mirlash uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, uning qo'llanilishini ta'kidlash kerak. smartfonlar va boshqa gadjetlar uchun ayniqsa bardoshli holatlar ishlab chiqarishda . Bunday mahsulotlar, odatda, yuqori darajadagi xarakterga ega bo'lib, ular dekorativ xususiyatlarga ega.

Tarqalgan grafit kukuniga kelsak, u quyidagilarga muhtoj:

• elektr o'tkazuvchan qoplamalarni olganda;
• har xil turdagi elim chiqarilganda;
• qoliplarni va boshqa ba'zi qismlarni mustahkamlashda.

Uglerodli tolali macun ko'p jihatdan an'anaviy macundan yaxshiroqdir. Bu kombinatsiya ko'plab mutaxassislar tomonidan egiluvchanligi va mexanik mustahkamligi uchun qadrlanadi. Tarkibi chuqur nuqsonlarni yopish uchun javob beradi. Uglerod tayoqchalari yoki tayoqchalari kuchli, engil va uzoq umrga ega. Bunday material quyidagilar uchun kerak:

• aviatsiya;
• raketa sanoati;
• sport anjomlarini chiqarish.

Karboksilik kislota tuzlarini piroliz qilish orqali ketonlar va aldegidlarni olish mumkin. Uglerod tolasining ajoyib termal xossalari uni isitgich va isitgichlarda ishlatishga imkon beradi. Bunday isitgichlar:

• iqtisodiy;
• ishonchli;
• ta'sirchan samaradorlik bilan ajralib turadi;
• xavfli nurlanishni tarqatmang;
• nisbatan ixcham;
• mukammal avtomatlashtirilgan;
• keraksiz muammosiz ishlaydi;
• begona shovqinni tarqatmang.

Uglerod-uglerodli kompozitlar ishlab chiqarishda ishlatiladi:

• potalar uchun tayanchlar;
• vakuumli eritish pechlari uchun konusli qismlar;
• ular uchun quvurli qismlar.

Qo'shimcha qo'llaniladigan sohalarga quyidagilar kiradi:

• uy qurilishi pichoqlar;
• dvigatellarda bargli vana uchun ishlatish;
• qurilishda foydalanish.

Zamonaviy quruvchilar bu materialni nafaqat tashqi mustahkamlash uchun ishlatgan. Bundan tashqari, tosh uylar va suzish havzalarini mustahkamlash kerak. Yopishtiruvchi mustahkamlovchi qatlam ko'priklardagi tayanch va nurlarning sifatini tiklaydi. Bundan tashqari, septik tanklar yaratishda va tabiiy, sun'iy suv omborlarini tuzishda, keson va silosli chuqur bilan ishlaganda ishlatiladi.

Shuningdek, siz dastgoh dastagini, quvurlarni, mebel oyoqlarini, shlanglarni, tutqichlarni, uskuna korpuslarini, deraza tokchalarini va PVX derazalarni tuzatishingiz mumkin.