Fibra de carbon este un material din fibră de înaltă performanță. Procesul său de pregătire include în principal următorii pași:
1.Selectarea materiei prime
Principala materie primă a fibrei de carbon este poliacrilonitrilul, care este o fibră sintetică.
Alte materii prime, cum ar fi smoala de cărbune, fibrele naturale, pot fi, de asemenea, folosite pentru a prepara fibrele de carbon.
2. Filare
Precursorul este amestecat cu alte materiale și apoi filat în fibre.
Fibrele sunt apoi spălate și întinse.
3. Stabilizare
Fibra de carbon trebuie modificată chimic înainte de carbonizare pentru a o face mai stabilă termic prin schimbarea legăturilor sale atomice liniare în legături ladder. Încălziți fibra în aer la 200-300 grade timp de aproximativ 30 de minute până la 2 ore. Acest proces de încălzire forțează atomii de carbon să absoarbă atomii de oxigen din aer și rearanjează moleculele în modele de legături mai stabile termic.
Acest proces exotermic trebuie controlat cu atenție pentru a preveni supraîncălzirea fibrei. Există mai multe metode folosite pentru a stabiliza fibra de carbon.
4.Carbonizare
După ce fibra este stabilizată termic, este încălzită la 1,000-3,000 grad în absența oxigenului timp de câteva minute.
Lipsa oxigenului previne arderea fibrelor la o căldură atât de mare. În timpul acestui proces, este important să mențineți presiunea aerului din interiorul cuptorului mai mare decât presiunea aerului din afara cuptorului și să mențineți intrarea și ieșirea fibrei sigilate pentru a preveni intrarea oxigenului în cuptor.
La această temperatură ridicată, fibra își elimină atomii care nu sunt de carbon, iar atomii de carbon rămași formează cristale de carbon strâns legate.
Aceste cristale de carbon sunt aliniate paralel cu axa lungă a fibrei de carbon.
5.Tratament de suprafață
Procesul de carbonizare conferă fibrei o suprafață netedă care nu se poate lega bine cu rășina epoxidice și cu alte materiale utilizate pentru a face produse compozite.
Prin urmare, suprafața este ușor oxidată. Oxidarea oferă suprafeței proprietăți de legare chimică mai bune, în timp ce gravează suprafața pentru a permite substanțelor chimice să adere mai bine la suprafață.
Fibrele sunt uneori oxidate prin scufundarea lor în gaze precum dioxidul de carbon, aerul sau ozonul sau în lichide precum acidul azotic sau hipocloritul de sodiu. Alteori, oxidarea se realizează prin electroliză prin scufundarea fibrelor încărcate pozitiv într-o baie de material conductiv.
Indiferent de metoda de pregătire a suprafeței utilizată, este esențial ca aceasta să fie efectuată sub atentă supraveghere de către experți pentru a preveni introducerea de imperfecțiuni ale suprafeței care ar putea duce la defectarea materialului.
6.Dimensiunea
Odată oxidate, fibrele sunt înfășurate pentru a preveni deteriorarea atunci când sunt înfășurate pe bobine sau țesute în material.
Procesul de acoperire se numește dimensionare, iar materialul de dimensionare este selectat cu grijă pentru a fi compatibil cu adezivul folosit pentru a forma structura compozită.
Materialele de acoperire pot include poliester, nailon, uretan sau epoxi.
Trebuie remarcat faptul că procesul de preparare a fibrei de carbon este relativ complex și necesită un control strict al procesului și condiții de echipare pentru a se asigura că fibra de carbon are performanță și calitate bună.
