Каков процесс подготовки углеродного волокна?

Процесс подготовки углеродного волокна обычно можно разделить на следующие этапы:

1. Обработка сырья. Прежде всего, получение углеродного волокна требует выбора соответствующего сырья, а в качестве сырья обычно используется полиакрилонитрильное (ПАН) волокно. Обработка сырья включает удаление примесей и предварительное растяжение для улучшения качества и производительности волокон.

2. Растяжение волокна. После обработки сырья ПАН-волокно растягивается. Этот шаг сделает молекулярную структуру волокна более упорядоченной, выпрямит волокно и улучшит его механические свойства. Такие параметры, как температура и скорость растяжения, необходимо точно контролировать.

3. Пиролиз и карбонизация. Вытянутые волокна пиролитически и карбонизуются. Пиролитическая карбонизация удаляет неуглеродные элементы из ПАН-волокон посредством высокотемпературной обработки и превращает их в чистые углеродные волокна. Температура пиролизной карбонизации углеродного волокна обычно превышает 1000°C, а конкретная температура и время определяются в соответствии с требованиями волокна.

4. Формирование и отверждение. Формирование и затвердевание пиролитически карбонизированных углеродных волокон. Формование может осуществляться путем ткачества, плетения, прядения и т. д. для получения изделий из углеродного волокна различной формы. Отверждение означает пропитку волокна смолой и объединение волокна и смолы с образованием твердой структуры посредством термического отверждения, светового отверждения и т. д.

5. Обработка поверхности и покрытие. Чтобы повысить межфазную адгезию и износостойкость углеродного волокна, его поверхность обычно обрабатывают и наносят покрытие. Методы обработки включают очистку, соскабливание, сверление и т. д. для увеличения площади контакта между волокном и смолой. Для покрытия можно выбирать такие материалы, как полиимид и эпоксидная смола, чтобы улучшить свойства поверхности углеродного волокна.

С помощью описанного выше процесса подготовки можно получить изделия из углеродного волокна с такими свойствами, как высокая прочность, легкий вес, коррозионная стойкость и износостойкость.