Introduzione alla fibra di carbonio

La fibra di carbonio è una fibra precursore organica come il poliacrilonitrile (o pece, rayon), che viene pirolizzata e carbonizzata in un ambiente ad alta temperatura per formare una struttura a spina dorsale di carbonio, e una fibra polimerica inorganica con un contenuto di carbonio superiore al 90%. La fibra di carbonio ha eccellenti proprietà meccaniche e stabilità chimica, bassa densità rispetto all'alluminio, elevata resistenza rispetto all'acciaio,tra ifibra ad alte prestazioniquello è statonella produzione di massa, la fibra di carbonio ha la più alta resistenza specifica e il più alto modulo specifico della fibra e ha una serie di proprietà eccellenti come conduttività elettrica, conduzione del calore, resistenza alla corrosione e una serie di altri materiali non possono essere sostituiti. La fibra di carbonio è ampiamente utilizzata nel settore aerospaziale, pale eoliche, sport e tempo libero, recipienti a pressione, materiali compositi carbonio/carbonio, costruzione di trasporti e altri campi.

Le fibre di carbonio possono essere classificate in base a diverse dimensioni come il tipo di precursore, le proprietà meccaniche, le specifiche di traino e il processo di preparazione del precursore. Gli standard di classificazione per i diversi tipi di fibre di carbonio sono i seguenti:

Tipi di precursore: diviso in fibra di carbonio a base di Pan, fibra di carbonio a base di pece e fibra di carbonio a base di rayon. Tra questi, la fibra di carbonio a base PAN ha rapidamente occupato la posizione principale sin dalla sua introduzione negli anni '60, rappresentando oltre il 90 percento della fibra di carbonio totale grazie al suo processo di produzione relativamente semplice, alle eccellenti proprietà meccaniche e all'ampia gamma di usi. La scala di produzione di pece e rayon è piccola. Pertanto, attualmente, le fibre di carbonio si riferiscono generalmente a fibre di carbonio a base di PAN.

Proprietà meccaniche: le proprietà meccaniche sono utilizzate principalmente nell'industria per classificare. Secondo la classificazione delle proprietà meccaniche dell'attuale standard nazionale per le fibre di carbonio a base di poliacrilonitrile GB/T 26752-2020, le fibre di carbonio a base di PAN sono suddivise in quattro categorie: tipo ad alta resistenza, medio ad alta resistenzamodulustipo, alto-modulustipo, e ad alta resistenza e ad altamodulustipo.

Specifiche di traino: in base al numero di fibre di carbonio, può essere suddiviso in piccoli rimorchi e grandi rimorchi. Generalmente, le fibre di carbonio con un numero di tows inferiore a 24K sono chiamate small tow (1K rappresenta 1000 filamenti in un fascio di fibre di carbonio) e quelle superiori a 24K sono chiamate large tow. La fibra di carbonio a traino piccolo ha prestazioni eccellenti, basso rendimento e prezzo elevato, ed è generalmente utilizzata in settori high-tech come l'aerospaziale, la difesa nazionale e l'industria militare. I prodotti di traino di grandi dimensioni hanno prestazioni relativamente basse, basso costo e controllo della produzione difficile e sono ampiamente utilizzati nelle industrie di base e nei campi civili.

Processo di preparazione del precursore: in base alla selezione del solvente di filatura, alla continuità del processo di polimerizzazione, al metodo di processo utilizzato per la filatura, ecc., la preparazione del precursore può essere suddivisa in diversi tipi di processo. Secondo il solvente di filatura, include DMSO (dimetilsolfossido), DMAC (N,N dimetilacetammide), NaSCN (tiocianato di sodio) e altre diverse categorie di solventi. Secondo la continuità del processo di polimerizzazione, può essere suddiviso in metodo a una fase e metodo a due fasi. Secondo il processo di filatura, può essere suddiviso in filatura a umido e filatura a umido a getto secco.