কার্বন ফাইবার শিল্পের গভীর বিশ্লেষণ: উচ্চ বৃদ্ধি, নতুন উপকরণের বিস্তৃত স্থান এবং উচ্চ মানের ট্র্যাক

কার্বন ফাইবার, যা একবিংশ শতাব্দীতে নতুন উপকরণের রাজা হিসেবে পরিচিত, উপকরণে একটি উজ্জ্বল মুক্তা।কার্বন ফাইবার (CF) হল এক ধরণের অজৈব ফাইবার যার 90% এর বেশি কার্বন সামগ্রী রয়েছে।জৈব ফাইবারগুলি (ভিসকস ভিত্তিক, পিচ ভিত্তিক, পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রিল ভিত্তিক তন্তু ইত্যাদি) কার্বন মেরুদণ্ড গঠনের জন্য উচ্চ তাপমাত্রায় পাইরোলাইজড এবং কার্বনাইজড হয়।

চাঙ্গা ফাইবার একটি নতুন প্রজন্ম হিসাবে, কার্বন ফাইবার চমৎকার যান্ত্রিক এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য আছে.এটিতে কেবল কার্বন পদার্থের অন্তর্নিহিত বৈশিষ্ট্যই নেই, টেক্সটাইল ফাইবারের স্নিগ্ধতা এবং প্রক্রিয়াযোগ্যতাও রয়েছে।অতএব, এটি মহাকাশ, শক্তি সরঞ্জাম, পরিবহন, খেলাধুলা এবং অবসর ক্ষেত্রগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়

হালকা ওজন: চমৎকার পারফরম্যান্স সহ একটি কৌশলগত নতুন উপাদান হিসাবে, কার্বন ফাইবারের ঘনত্ব প্রায় ম্যাগনেসিয়াম এবং বেরিলিয়ামের সমান, ইস্পাতের 1/4 এর কম।কাঠামোগত উপাদান হিসাবে কার্বন ফাইবার কম্পোজিট ব্যবহার করলে কাঠামোগত ওজন 30% - 40% কমাতে পারে।

উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ মডুলাস: কার্বন ফাইবারের নির্দিষ্ট শক্তি ইস্পাতের তুলনায় 5 গুণ বেশি এবং অ্যালুমিনিয়াম খাদের চেয়ে 4 গুণ বেশি;নির্দিষ্ট মডুলাস অন্যান্য কাঠামোগত উপকরণের 1.3-12.3 গুণ।

ছোট সম্প্রসারণ সহগ: বেশিরভাগ কার্বন ফাইবারের তাপীয় প্রসারণ সহগ ঘরের তাপমাত্রায় 0, 200-400 ℃ এ 0 এবং 1000 ℃ × 10-6 / K এর কম হলে মাত্র 1.5, উচ্চ কাজের কারণে প্রসারিত এবং বিকৃত করা সহজ নয় তাপমাত্রা

ভাল রাসায়নিক জারা প্রতিরোধের: কার্বন ফাইবারে উচ্চ বিশুদ্ধ কার্বন সামগ্রী রয়েছে এবং কার্বন হল সবচেয়ে স্থিতিশীল রাসায়নিক উপাদানগুলির মধ্যে একটি, যার ফলে অ্যাসিড এবং ক্ষারীয় পরিবেশে এটির খুব স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা, যা সমস্ত ধরণের রাসায়নিক অ্যান্টি-জারা পণ্য তৈরি করা যেতে পারে।

শক্তিশালী ক্লান্তি প্রতিরোধের: কার্বন ফাইবারের গঠন স্থিতিশীল।পলিমার নেটওয়ার্কের পরিসংখ্যান অনুসারে, স্ট্রেস ক্লান্তি পরীক্ষার লক্ষ লক্ষ চক্রের পরে, যৌগটির শক্তি ধরে রাখার হার এখনও 60%, যেখানে স্টিলের 40%, অ্যালুমিনিয়াম 30% এবং গ্লাস ফাইবার রিইনফোর্সড প্লাস্টিক মাত্র 20। % - 25%।

কার্বন ফাইবার কম্পোজিট হল কার্বন ফাইবারের পুনরায় শক্তিশালীকরণ।যদিও কার্বন ফাইবার একা ব্যবহার করা যেতে পারে এবং একটি নির্দিষ্ট ফাংশন খেলতে পারে, তবে এটি একটি ভঙ্গুর উপাদান।শুধুমাত্র যখন এটি কার্বন ফাইবার কম্পোজিট গঠনের জন্য ম্যাট্রিক্স উপাদানের সাথে মিলিত হয় তখন এটি এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে আরও ভাল খেলতে পারে এবং আরও ভার বহন করতে পারে।

কার্বন ফাইবারগুলিকে বিভিন্ন মাত্রা যেমন পূর্বসূরির ধরন, উত্পাদন পদ্ধতি এবং কর্মক্ষমতা অনুসারে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে

অগ্রদূতের ধরন অনুসারে: পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রিল (প্যান) ভিত্তিক, পিচ ভিত্তিক (আইসোট্রপিক, মেসোফেজ);ভিসকস বেস (সেলুলোজ বেস, রেয়ন বেস)।তাদের মধ্যে, পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রিল (প্যান) ভিত্তিক কার্বন ফাইবার মূলধারার অবস্থান দখল করে, এবং এর আউটপুট মোট কার্বন ফাইবারের 90% এর বেশি, যখন ভিসকস ভিত্তিক কার্বন ফাইবার 1% এর কম।

উত্পাদন শর্ত এবং পদ্ধতি অনুসারে: কার্বন ফাইবার (800-1600 ℃), গ্রাফাইট ফাইবার (2000-3000 ℃), সক্রিয় কার্বন ফাইবার, বাষ্পে উত্থিত কার্বন ফাইবার।

যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য অনুসারে, এটি সাধারণ প্রকার এবং উচ্চ-কার্যক্ষমতার প্রকারে বিভক্ত করা যেতে পারে: সাধারণ ধরণের কার্বন ফাইবারের শক্তি প্রায় 1000MPa, এবং মডুলাস প্রায় 100GPa;উচ্চ কার্যক্ষমতার ধরনকে উচ্চ শক্তির ধরন (শক্তি 2000mPa, মডুলাস 250gpa) এবং উচ্চ মডেল (মডুলাস 300gpa বা তার বেশি) ভাগ করা যেতে পারে, যার মধ্যে 4000mpa-এর বেশি শক্তিকে অতি-উচ্চ শক্তির ধরণও বলা হয় এবং 450gpa-এর বেশি মডুলাসকে বলা হয়। আল্ট্রা-হাই মডেল বলা হয়।

টোয়ের আকার অনুসারে, এটিকে ছোট টো এবং বড় টোতে ভাগ করা যেতে পারে: ছোট টো কার্বন ফাইবার প্রাথমিক পর্যায়ে প্রধানত 1K, 3K এবং 6K হয় এবং ধীরে ধীরে 12K এবং 24K তে বিকশিত হয়, যা মূলত মহাকাশ, খেলাধুলায় ব্যবহৃত হয়। এবং অবসর ক্ষেত্র।48K, 60K, 80K, ইত্যাদি সহ 48K এর উপরে কার্বন ফাইবারগুলিকে সাধারণত বড় টো কার্বন ফাইবার বলা হয়, যা প্রধানত শিল্প ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।

কার্বন ফাইবারের বৈশিষ্ট্যগুলি মূল্যায়ন করার জন্য প্রসার্য শক্তি এবং প্রসার্য মডুলাস দুটি প্রধান সূচক।এর উপর ভিত্তি করে, চীন 2011 সালে PAN ভিত্তিক কার্বন ফাইবার (GB/t26752-2011) এর জন্য জাতীয় মান প্রবর্তন করে। একই সময়ে, বিশ্বব্যাপী কার্বন ফাইবার শিল্পে Toray-এর নিখুঁত অগ্রণী সুবিধার কারণে, বেশিরভাগ দেশীয় নির্মাতারাও Toray-এর শ্রেণিবিন্যাস মান গ্রহণ করে। রেফারেন্স অনুসারে.

1.2 উচ্চ বাধা উচ্চ যোগ মান আনতে.প্রক্রিয়া উন্নত করা এবং ব্যাপক উত্পাদন উপলব্ধি উল্লেখযোগ্যভাবে খরচ কমাতে এবং দক্ষতা বৃদ্ধি করতে পারে

1.2.1 শিল্পের প্রযুক্তিগত বাধা বেশি, পূর্বসূরি উত্পাদন মূল এবং কার্বনাইজেশন এবং অক্সিডেশন হল মূল

কার্বন ফাইবার উত্পাদন প্রক্রিয়া জটিল, যার জন্য উচ্চ সরঞ্জাম এবং প্রযুক্তি প্রয়োজন।প্রতিটি লিঙ্কের নির্ভুলতা, তাপমাত্রা এবং সময় নিয়ন্ত্রণ চূড়ান্ত পণ্যের গুণমানকে ব্যাপকভাবে প্রভাবিত করবে।তুলনামূলকভাবে সহজ প্রস্তুতি প্রক্রিয়া, কম উৎপাদন খরচ এবং তিনটি বর্জ্যের সুবিধাজনক নিষ্পত্তির কারণে পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রিল কার্বন ফাইবার বর্তমানে সর্বাধিক ব্যবহৃত এবং সর্বোচ্চ আউটপুট কার্বন ফাইবার হয়ে উঠেছে।প্রধান কাঁচামাল প্রোপেন অশোধিত তেল থেকে তৈরি করা যেতে পারে, এবং PAN কার্বন ফাইবার শিল্প শৃঙ্খলে প্রাথমিক শক্তি থেকে টার্মিনাল প্রয়োগ পর্যন্ত একটি সম্পূর্ণ উত্পাদন প্রক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

অপরিশোধিত তেল থেকে প্রোপেন প্রস্তুত করার পর, প্রোপেনের নির্বাচনী অনুঘটক ডিহাইড্রোজেনেশন (PDH) দ্বারা প্রোপিলিন প্রাপ্ত হয়েছিল;

অ্যাক্রিলোনিট্রিল প্রোপিলিনের অ্যামোক্সিডেশন দ্বারা প্রাপ্ত হয়েছিল।পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রিল (প্যান) অগ্রদূত পলিমারাইজেশন এবং অ্যাক্রিলোনিট্রাইলের স্পিনিং দ্বারা প্রাপ্ত হয়েছিল;

পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রিল প্রাক অক্সিডাইজড, কার্বন ফাইবার পাওয়ার জন্য কম এবং উচ্চ তাপমাত্রায় কার্বনাইজ করা হয়, যা কার্বন ফাইবার ফ্যাব্রিক এবং কার্বন ফাইবার কম্পোজিট তৈরির জন্য কার্বন ফাইবার প্রিপ্রেগ তৈরি করা যেতে পারে;

কার্বন ফাইবার রজন, সিরামিক এবং অন্যান্য উপকরণের সাথে মিলিত হয়ে কার্বন ফাইবার কম্পোজিট তৈরি করে।অবশেষে, ডাউনস্ট্রিম অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য চূড়ান্ত পণ্যগুলি বিভিন্ন ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়া দ্বারা প্রাপ্ত হয়;

অগ্রদূতের গুণমান এবং কর্মক্ষমতা স্তর সরাসরি কার্বন ফাইবারের চূড়ান্ত কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে।অতএব, স্পিনিং দ্রবণের গুণমান উন্নত করা এবং অগ্রদূত গঠনের কারণগুলিকে অপ্টিমাইজ করা উচ্চ-মানের কার্বন ফাইবার তৈরির মূল বিষয় হয়ে ওঠে।

"পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রিল ভিত্তিক কার্বন ফাইবার অগ্রদূতের উত্পাদন প্রক্রিয়ার উপর গবেষণা" অনুসারে, স্পিনিং প্রক্রিয়ায় প্রধানত তিনটি বিভাগ অন্তর্ভুক্ত: ওয়েট স্পিনিং, ড্রাই স্পিনিং এবং ড্রাই ওয়েট স্পিনিং।বর্তমানে, ওয়েট স্পিনিং এবং ড্রাই ওয়েট স্পিনিং প্রধানত দেশে এবং বিদেশে পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রিল পূর্বসূর তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়, যার মধ্যে ওয়েট স্পিনিং সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়।

ভেজা স্পিনিং প্রথমে স্পিনারেট গর্ত থেকে স্পিনিং দ্রবণকে বের করে দেয় এবং স্পিনিং দ্রবণটি ছোট প্রবাহের আকারে জমাট স্নানে প্রবেশ করে।পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রিল স্পিনিং দ্রবণের স্পিনিং মেকানিজম হল যে স্পিনিং দ্রবণ এবং জমাট স্নানের মধ্যে DMSO এর ঘনত্বের মধ্যে একটি বড় ব্যবধান রয়েছে এবং জমাট বাথ এবং পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রিল দ্রবণে জলের ঘনত্বের মধ্যেও একটি বড় ব্যবধান রয়েছে।উপরোক্ত দুটি ঘনত্বের পার্থক্যের মিথস্ক্রিয়ায়, তরলটি দুটি দিকে ছড়িয়ে পড়তে শুরু করে এবং অবশেষে ভর স্থানান্তর, তাপ স্থানান্তর, ফেজ ভারসাম্য আন্দোলন এবং অন্যান্য প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ফিলামেন্টে ঘনীভূত হয়।

অগ্রদূতের উৎপাদনে, DMSO-এর অবশিষ্ট পরিমাণ, ফাইবারের আকার, মনোফিলামেন্ট শক্তি, মডুলাস, প্রসারণ, তেলের পরিমাণ এবং ফুটন্ত জলের সংকোচন অগ্রদূতের গুণমানকে প্রভাবিত করার মূল কারণ হয়ে ওঠে।একটি উদাহরণ হিসাবে DMSO এর অবশিষ্ট পরিমাণ গ্রহণ করে, এটি চূড়ান্ত কার্বন ফাইবার পণ্যের পূর্ববর্তী, ক্রস-সেকশন স্টেট এবং সিভি মানের আপাত বৈশিষ্ট্যের উপর প্রভাব ফেলে।DMSO এর অবশিষ্ট পরিমাণ যত কম হবে, পণ্যের কর্মক্ষমতা তত বেশি হবে।উৎপাদনে, DMSO প্রধানত ধোয়ার মাধ্যমে অপসারণ করা হয়, তাই কীভাবে ওয়াশিং তাপমাত্রা, সময়, ডিসল্টেড জলের পরিমাণ এবং ওয়াশিং চক্রের পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ করা যায় তা একটি গুরুত্বপূর্ণ লিঙ্ক হয়ে ওঠে।

উচ্চ মানের polyacrylonitrile অগ্রদূত নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্য থাকা উচিত: উচ্চ ঘনত্ব, উচ্চ স্ফটিকতা, উপযুক্ত শক্তি, বৃত্তাকার ক্রস বিভাগ, কম শারীরিক ত্রুটি, মসৃণ পৃষ্ঠ এবং অভিন্ন এবং ঘন ত্বকের মূল গঠন।

কার্বনাইজেশন এবং অক্সিডেশন তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ চাবিকাঠি।কার্বনাইজেশন এবং অক্সিডেশন হল পূর্বসূর থেকে কার্বন ফাইবার চূড়ান্ত পণ্য উৎপাদনের একটি অপরিহার্য পদক্ষেপ।এই ধাপে, তাপমাত্রার নির্ভুলতা এবং পরিসীমা নিখুঁতভাবে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত, অন্যথায়, কার্বন ফাইবার পণ্যগুলির প্রসার্য শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত হবে এবং এমনকি তারের ভাঙ্গনের দিকে পরিচালিত করবে।

প্রিঅক্সিডেশন (200-300 ℃): প্রিঅক্সিডেশন প্রক্রিয়ায়, প্যান প্রিকারসারটি অক্সিডাইজিং বায়ুমণ্ডলে একটি নির্দিষ্ট টান প্রয়োগ করে ধীরে ধীরে এবং মৃদুভাবে জারিত হয়, প্যান সোজা চেইনের ভিত্তিতে প্রচুর সংখ্যক রিং কাঠামো তৈরি করে, যাতে উচ্চ তাপমাত্রা চিকিত্সা সহ্য করার উদ্দেশ্য অর্জন.

কার্বনাইজেশন (সর্বোচ্চ তাপমাত্রা 1000 ℃ কম নয়): কার্বনাইজেশন প্রক্রিয়া জড় বায়ুমণ্ডলে বাহিত করা উচিত।কার্বনাইজেশনের প্রাথমিক পর্যায়ে, প্যান চেইন ভেঙে যায় এবং ক্রসলিংকিং প্রতিক্রিয়া শুরু হয়;তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে, তাপীয় পচন প্রতিক্রিয়া প্রচুর পরিমাণে ছোট অণু গ্যাস নির্গত করতে শুরু করে এবং গ্রাফাইট গঠন তৈরি হতে শুরু করে;তাপমাত্রা আরও বাড়লে কার্বনের পরিমাণ দ্রুত বৃদ্ধি পায় এবং কার্বন ফাইবার তৈরি হতে থাকে।

গ্রাফিটাইজেশন (2000 ℃ উপরে চিকিত্সা তাপমাত্রা): গ্রাফাইটাইজেশন কার্বন ফাইবার উৎপাদনের জন্য একটি প্রয়োজনীয় প্রক্রিয়া নয়, কিন্তু একটি ঐচ্ছিক প্রক্রিয়া।যদি কার্বন ফাইবারের উচ্চ ইলাস্টিক মডুলাস প্রত্যাশিত হয়, গ্রাফিটাইজেশন প্রয়োজন;যদি কার্বন ফাইবারের উচ্চ শক্তি প্রত্যাশিত হয়, গ্রাফিটাইজেশন প্রয়োজন হয় না।গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়ায়, উচ্চ তাপমাত্রা ফাইবারকে একটি উন্নত গ্রাফাইট জালের কাঠামো তৈরি করে এবং চূড়ান্ত পণ্যটি পেতে কাঠামোটি অঙ্কন করে একত্রিত হয়।

উচ্চ প্রযুক্তিগত বাধাগুলি নিম্নপ্রবাহের পণ্যগুলিকে উচ্চ সংযোজিত মূল্যের সাথে যুক্ত করে এবং এভিয়েশন কম্পোজিটের দাম কাঁচা সিল্কের চেয়ে 200 গুণ বেশি।কার্বন ফাইবার প্রস্তুতির উচ্চ অসুবিধা এবং জটিল প্রক্রিয়ার কারণে, পণ্যগুলি যত বেশি নিম্নমুখী হবে, যুক্ত মান তত বেশি হবে।বিশেষ করে মহাকাশ ক্ষেত্র ব্যবহার করা হাই-এন্ড কার্বন ফাইবার কম্পোজিটগুলির জন্য, কারণ ডাউনস্ট্রিম গ্রাহকদের এটির নির্ভরযোগ্যতা এবং স্থায়িত্বের জন্য খুব কঠোর প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, পণ্যের দামও সাধারণ কার্বন ফাইবারের তুলনায় একটি জ্যামিতিক একাধিক বৃদ্ধি দেখায়।