รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับคาร์บอนไฟเบอร์

เส้นใยคาร์บอนเป็นสารตั้งต้นของเส้นใยอินทรีย์ เช่น โพลิอะคริโลไนไตรล์ (หรือพิตช์เรยอน) ซึ่งถูกไพโรไลซ์และคาร์บอนในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงเพื่อสร้างโครงสร้างกระดูกสันหลังของคาร์บอน และเส้นใยโพลิเมอร์อนินทรีย์ที่มีปริมาณคาร์บอนสูงกว่าร้อยละ 90 เส้นใยคาร์บอนมีคุณสมบัติเชิงกลและความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยม มีความหนาแน่นต่ำกว่าอะลูมิเนียม มีความแข็งแรงสูงกว่าเหล็กกล้าท่ามกลางไฟเบอร์ประสิทธิภาพสูงที่ได้รับในการผลิตจำนวนมาก คาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงจำเพาะสูงสุดและโมดูลัสจำเพาะสูงสุดของไฟเบอร์ และมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมมากมาย เช่น การนำไฟฟ้า การนำความร้อน ความต้านทานการกัดกร่อน และชุดของวัสดุอื่น ๆ ที่ไม่สามารถเปลี่ยนได้ คาร์บอนไฟเบอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศ ใบพัดพลังงานลม กีฬาและการพักผ่อน ภาชนะความดัน วัสดุคอมโพสิตคาร์บอน/คาร์บอน การก่อสร้างการขนส่ง และสาขาอื่นๆ

เส้นใยคาร์บอนสามารถจำแนกตามมิติต่างๆ เช่น ประเภทของสารตั้งต้น คุณสมบัติทางกล ข้อมูลจำเพาะพ่วง และกระบวนการเตรียมสารตั้งต้น มาตรฐานการจำแนกประเภทของคาร์บอนไฟเบอร์มีดังนี้:

ประเภทของสารตั้งต้น: แบ่งออกเป็นคาร์บอนไฟเบอร์แบบแพน คาร์บอนไฟเบอร์แบบพิทช์ และคาร์บอนไฟเบอร์แบบเรยอน ในหมู่พวกเขา คาร์บอนไฟเบอร์จาก PAN ได้ครองตำแหน่งกระแสหลักอย่างรวดเร็วนับตั้งแต่เปิดตัวในทศวรรษที่ 1960 ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนมากกว่าร้อยละ 90 ของคาร์บอนไฟเบอร์ทั้งหมด เนื่องจากกระบวนการผลิตที่ค่อนข้างง่าย คุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม และการใช้งานที่หลากหลาย ขนาดการผลิตของพิทช์เบสและเรยอนมีขนาดเล็ก ดังนั้น ในปัจจุบัน เส้นใยคาร์บอนโดยทั่วไปจึงหมายถึงเส้นใยคาร์บอนที่มีส่วนประกอบของ PAN

คุณสมบัติทางกล: คุณสมบัติทางกลส่วนใหญ่จะใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อจำแนกประเภท ตามการจำแนกประเภทคุณสมบัติทางกลของมาตรฐานแห่งชาติปัจจุบันสำหรับเส้นใยคาร์บอนที่ใช้โพลีอะคริโลไนไทรล์ GB/T 26752-2020 เส้นใยคาร์บอนที่มีส่วนประกอบของ PAN แบ่งออกเป็นสี่ประเภท ได้แก่ ประเภทความแข็งแรงสูง ความแข็งแรงสูงปานกลางmodulusพิมพ์, สูง-modulusพิมพ์และมีความแข็งแรงสูงและสูง-modulusพิมพ์.

ข้อมูลจำเพาะของพ่วง: ตามจำนวนของคาร์บอนไฟเบอร์ มันสามารถแบ่งออกเป็นลากขนาดเล็กและลากขนาดใหญ่ โดยทั่วไป เส้นใยคาร์บอนที่มีจำนวนใยน้อยกว่า 24K เรียกว่าใยขนาดเล็ก (1K หมายถึงเส้นใย 1,000 เส้นในมัดเส้นใยคาร์บอนหนึ่งมัด) และเส้นใยที่มากกว่า 24K เรียกว่าใยขนาดใหญ่ คาร์บอนไฟเบอร์ลากจูงขนาดเล็กมีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ผลผลิตต่ำ และราคาสูง และโดยทั่วไปจะใช้ในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น การบินและอวกาศ การป้องกันประเทศ และอุตสาหกรรมการทหาร ผลิตภัณฑ์ลากจูงขนาดใหญ่มีสมรรถนะค่อนข้างต่ำ ต้นทุนต่ำ และควบคุมการผลิตได้ยาก และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมพื้นฐานและงานโยธา

กระบวนการเตรียมสารตั้งต้น: ตามการเลือกตัวทำละลายในการปั่น ความต่อเนื่องของกระบวนการโพลีเมอไรเซชัน วิธีกระบวนการที่ใช้ในการปั่น ฯลฯ การเตรียมสารตั้งต้นสามารถแบ่งออกเป็นประเภทกระบวนการต่างๆ ตามตัวทำละลายที่หมุนได้ ประกอบด้วย DMSO (ไดเมทิลซัลฟอกไซด์), DMAC (N,N ไดเมทิลอะซีตาไมด์), NaSCN (โซเดียมไทโอไซยาเนต) และตัวทำละลายประเภทต่างๆ อื่นๆ ตามความต่อเนื่องของกระบวนการพอลิเมอไรเซชัน สามารถแบ่งออกเป็นวิธีแบบขั้นตอนเดียวและวิธีแบบสองขั้นตอน ตามขั้นตอนการปั่นสามารถแบ่งออกเป็นการปั่นแบบเปียกและการปั่นแบบเปียกแบบเจ็ทแห้ง