Pengenalan kepada Serat Karbon

Gentian karbon ialah gentian prekursor organik seperti polyacrylonitrile (atau pic, rayon), yang dipirolisis dan dikarbonkan dalam persekitaran suhu tinggi untuk membentuk struktur tulang belakang karbon, dan gentian polimer bukan organik dengan kandungan karbon lebih tinggi daripada 90 peratus . Serat karbon mempunyai sifat mekanikal yang sangat baik dan kestabilan kimia, ketumpatan rendah daripada aluminium, kekuatan tinggi daripada keluli,antaragentian berprestasi tinggiitu telahdalam pengeluaran besar-besaran, gentian karbon mempunyai kekuatan spesifik tertinggi dan modulus spesifik tertinggi gentian, dan mempunyai satu siri sifat yang sangat baik seperti kekonduksian elektrik, pengaliran haba, rintangan kakisan dan satu siri bahan lain tidak boleh diganti. Gentian karbon digunakan secara meluas dalam aeroangkasa, bilah kuasa angin, sukan dan masa lapang, kapal tekanan, bahan komposit karbon/karbon, pembinaan pengangkutan dan bidang lain.

Gentian karbon boleh dikelaskan mengikut dimensi yang berbeza seperti jenis prekursor, sifat mekanikal, spesifikasi tunda, dan proses penyediaan prekursor. Piawaian pengelasan untuk pelbagai jenis gentian karbon adalah seperti berikut:

Jenis prekursor: dibahagikan kepada gentian karbon berasaskan Pan, gentian karbon berasaskan padang dan gentian karbon berasaskan rayon. Antaranya, gentian karbon berasaskan PAN dengan cepat menduduki kedudukan arus perdana sejak diperkenalkan pada 1960-an, menyumbang lebih daripada 90 peratus daripada jumlah gentian karbon kerana proses pengeluarannya yang agak mudah, sifat mekanikal yang sangat baik dan pelbagai kegunaan. Skala pengeluaran berasaskan padang dan berasaskan rayon adalah kecil. Oleh itu, pada masa ini, gentian karbon secara amnya merujuk kepada gentian karbon berasaskan PAN.

Sifat mekanikal: Sifat mekanikal digunakan terutamanya dalam industri untuk mengelaskan. Menurut klasifikasi sifat mekanikal standard kebangsaan semasa untuk gentian karbon berasaskan poliakrilonitril GB/T 26752-2020, gentian karbon berasaskan PAN dibahagikan kepada empat kategori: jenis kekuatan tinggi, sederhana kekuatan tinggi-modulustaip, tinggi-modulustaip, dan kekuatan tinggi dan tinggimodulustaip.

Spesifikasi tunda: Mengikut bilangan gentian karbon, ia boleh dibahagikan kepada tunda kecil dan tunda besar. Umumnya, gentian karbon dengan bilangan tunda kurang daripada 24K dipanggil tunda kecil (1K mewakili 1000 filamen dalam satu berkas gentian karbon), dan gentian karbon yang melebihi 24K dipanggil tunda Besar. Gentian karbon tunda kecil mempunyai prestasi cemerlang, keluaran rendah dan harga tinggi, dan biasanya digunakan dalam bidang berteknologi tinggi seperti aeroangkasa, pertahanan negara dan industri ketenteraan. Produk tunda besar mempunyai prestasi yang agak rendah, kos rendah, dan kawalan pengeluaran yang sukar, dan digunakan secara meluas dalam industri asas dan bidang awam.

Proses penyediaan prekursor: Mengikut pemilihan pelarut berputar, kesinambungan proses pempolimeran, kaedah proses yang digunakan untuk berputar, dan lain-lain, penyediaan prekursor boleh dibahagikan kepada jenis proses yang berbeza. Menurut pelarut berputar, ia termasuk DMSO (dimetil sulfoksida), DMAC (N, N dimethylacetamide), NaSCN (natrium tiosianat) dan kategori pelarut lain yang berbeza. Mengikut kesinambungan proses pempolimeran, ia boleh dibahagikan kepada kaedah satu langkah dan kaedah dua langkah. Mengikut proses berputar, ia boleh dibahagikan kepada berputar basah dan berputar basah jet kering.