Einführung in die Kohlefaser

Kohlenstofffasern sind organische Vorläuferfasern wie Polyacrylnitril (oder Pech, Viskose), die in einer Hochtemperaturumgebung pyrolysiert und karbonisiert werden, um eine Kohlenstoffrückgratstruktur zu bilden, und eine anorganische Polymerfaser mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 90 Prozent. Kohlenstofffasern haben hervorragende mechanische Eigenschaften und chemische Stabilität, eine geringere Dichte als Aluminium und eine hohe Festigkeit als Stahl.unter denHochleistungsfaserdas warIn der Massenproduktion weist Kohlefaser die höchste spezifische Festigkeit und den höchsten spezifischen Modul der Faser auf und verfügt über eine Reihe hervorragender Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitung, Korrosionsbeständigkeit und eine Reihe anderer Materialien, die nicht ersetzt werden können. Kohlefasern werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, in Rotorblättern für Windkraftanlagen, im Sport- und Freizeitbereich, in Druckbehältern, in Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen, im Transportbau und in anderen Bereichen eingesetzt.

Kohlenstofffasern können nach verschiedenen Dimensionen wie der Art des Vorläufers, den mechanischen Eigenschaften, den Kabelspezifikationen und dem Herstellungsprozess des Vorläufers klassifiziert werden. Die Klassifizierungsstandards für verschiedene Arten von Kohlenstofffasern lauten wie folgt:

Arten von Vorläufern: unterteilt in Kohlenstofffasern auf Panbasis, Kohlenstofffasern auf Pechbasis und Kohlenstofffasern auf Rayonbasis. Unter ihnen hat sich PAN-basierte Kohlefaser seit ihrer Einführung in den 1960er Jahren schnell einen festen Platz erobert und macht aufgrund ihres relativ einfachen Herstellungsprozesses, ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften und ihres breiten Einsatzspektrums mehr als 90 Prozent der gesamten Kohlefaser aus. Der Produktionsumfang von Pech- und Rayon-basierten Stoffen ist klein. Daher bezieht sich der Begriff Kohlenstofffasern derzeit im Allgemeinen auf Kohlenstofffasern auf PAN-Basis.

Mechanische Eigenschaften: Mechanische Eigenschaften werden in der Industrie hauptsächlich zur Klassifizierung verwendet. Gemäß der Klassifizierung der mechanischen Eigenschaften der aktuellen nationalen Norm für Polyacrylnitril-basierte Kohlenstofffasern GB/T 26752-2020 werden PAN-basierte Kohlenstofffasern in vier Kategorien eingeteilt: hochfester Typ, hochfester mittelfester Typ.modulusTyp, hoch-modulusTyp, und hochfest und hoch-modulusTyp.

Tow-Spezifikationen: Je nach Anzahl der Kohlenstofffasern kann es in kleine Tows und große Tows unterteilt werden. Im Allgemeinen werden Kohlefasern mit einer Anzahl von Kabeln von weniger als 24 K als kleine Kabel bezeichnet (1 K stellt 1000 Filamente in einem Bündel von Kohlefasern dar), und solche über 24 K werden als große Kabel bezeichnet. Small Tow-Kohlefaser hat eine hervorragende Leistung, geringe Leistung und einen hohen Preis und wird im Allgemeinen in High-Tech-Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Landesverteidigung und Militärindustrie eingesetzt. Große Kabelprodukte haben eine relativ geringe Leistung, niedrige Kosten und eine schwierige Produktionssteuerung und werden in großem Umfang in der Grundstoffindustrie und im zivilen Bereich verwendet.

Verfahren zur Herstellung des Vorläufers: Abhängig von der Auswahl des Spinnlösungsmittels, der Kontinuität des Polymerisationsprozesses, der zum Spinnen verwendeten Prozessmethode usw. kann die Herstellung des Vorläufers in verschiedene Prozesstypen unterteilt werden. Je nach Spinnlösungsmittel umfasst es DMSO (Dimethylsulfoxid), DMAC (N,N-Dimethylacetamid), NaSCN (Natriumthiocyanat) und andere verschiedene Lösungsmittelkategorien. Je nach Kontinuität des Polymerisationsprozesses kann dieser in einstufige und zweistufige Verfahren unterteilt werden. Je nach Spinnverfahren kann man es in Nassspinnen und Trockenstrahl-Nassspinnen unterteilen.