Vải cacbon hóa chống cháy ở nhiệt độ cao cho các ứng dụng công nghiệp và hàng không vũ trụ
Vải cacbon hóa được làm từsợi PAN tiền oxy hóađại diện cho một lớp mới củavật liệu chống cháy hiệu suất cao. Được biết đến với khả năng chống cháy, nhiệt, hóa chất và điện đặc biệt, những loại vải này rất lý tưởng để sử dụng tronghàng không vũ trụ, ô tô, lưu trữ năng lượng, Vàbảo vệ nhiệt công nghiệpứng dụng.
Vải cacbon hóa được sản xuất như thế nào?
1. Tiền oxy hóa
Sợi PAN được oxy hóa ở 200–300°C trong không khí để tạo thành polyme bậc thang ổn định nhiệt với Chỉ số oxy giới hạn (LOI) cao từ 40–60%.
2. Cacbon hóa và than chì hóa
- Cacbon hóa ở nhiệt độ thấp:600–1500°C trong nitơ để loại bỏ các nguyên tố không phải cacbon, tạo ra hàm lượng cacbon >90%.
- Than chì hóa ở nhiệt độ cao:2500–3000°C trong argon hoặc helium để đạt được >99% carbon, tạo thành các cấu trúc tinh thể giống than chì.
3. Xử lý hậu kỳ
Các kỹ thuật như đục kim và dệt được sử dụng để chuyển sợi thành miếng cách nhiệt, vải chống cháy và vật liệu gia cố composite
Vải cacbon hóa sợi tiền oxy hóa là gì?
Chất xơ tiền oxy hóa được tạo ra bằng cách xử lý các sợi tiền chất polyacrylonitrile (PAN) trong môi trường giàu oxy. Sau đó, chúng được cacbon hóa hoặc than chì hóa ở nhiệt độ cao để tạo ra vải có hàm lượng cacbon trên 90%–99%, tạo thành các cấu trúc than chì hoặc tinh thể rối loạn.
Các tính năng chính của vải cacbon hóa
- Chất chống cháy:LOI lên tới 50%; không cháy, không nhỏ giọt hoặc tan chảy.
- Chịu nhiệt độ cao:Hoạt động liên tục ở nhiệt độ 220°C, chịu được nhiệt độ ngắn hạn trên 400°C.
- Độ bền cao và nhẹ:Độ bền kéo lên tới 3,8 GPa, mật độ ~1,3–1,4 g/cm³.
- Độ ổn định hóa học:Chịu được axit, kiềm và thủy phân.
- Cách điện:Độ bền điện môi vượt quá 100.000 volt/mm2.
- Thân thiện với môi trường:Không chứa halogen, không độc hại, không thải khói độc hại.
Thông số kỹ thuật vải cacbon hóa
| Danh mục thông số | Thông số kỹ thuật |
| Mật độ khu vực (GSM) | 200 g/m2 |
| Độ dày (mm) | 1,4-1,8 |
| Mật độ (g/cm³) | 1,35-1,45 |
| Hàm lượng cacbon | ≥92% (Cacbon hóa ở nhiệt độ thấp) / ≥99% (Graphit hóa ở nhiệt độ cao) |
| Chỉ số oxy giới hạn (LOI) | ≥45% |
| Khả năng chịu nhiệt độ dài hạn | 220°C (Liên tục) / 400°C (Ngắn hạn) |
| Nhiệt độ phân hủy nhiệt | ≥640°C |
| Độ dẫn nhiệt (W/(m·K)) | ≤0.038 |
| Độ bền kéo (Warp) |
≥3,2 GPa |
| Độ bền kéo (Sợi ngang) |
≥2,8 GPa |
| Độ giãn dài khi đứt |
≤2.5% |
| Độ rách (N) |
≥50 (Phương pháp hình thang) |
| Điện trở suất khối (Ω·cm) |
1.0×10⁻³ - 1.0×10⁻² (Có thể điều chỉnh dựa trên quá trình cacbon hóa) |
| Điện áp đánh thủng (kV/mm) |
≥10 |
Ứng dụng công nghiệp vải cacbon hóa
- Phòng cháy chữa cháy:Thiết bị cứu hỏa, chăn chữa cháy, tấm che mặt và vỏ chịu nhiệt.
- Quân đội & Thực thi pháp luật:Áo chống cháy, áo chống nổ và áo cách nhiệt.
- Lưu trữ năng lượng:Vật liệu điện cực pin, vật liệu cách nhiệt trong mô-đun pin.
- An toàn công nghiệp:Quần áo hàn, bảo vệ lò, rèm cách nhiệt và tấm chắn nhiệt.
- Hàng không vũ trụ & Ô tô:Má phanh máy bay, cách nhiệt động cơ, chi tiết carbon nhẹ.
- Môi trường & Hóa chất:Chất mang xúc tác, bộ lọc khử lưu huỳnh/khử nitrat, lớp lót chống ăn mòn.
Tại sao chọn vải cacbon hóa?
Cho dù bạn đang sản xuất vật liệu tổng hợp tiên tiến hay đang phát triển các giải pháp chống cháy, vải cacbon hóa từ sợi PAN tiền oxy hóa mang lại khả năng bảo vệ nhiệt, độ bền cơ học và an toàn môi trường chưa từng có. Đó là sự lựa chọn thông minh, sẵn sàng cho tương lai dành cho các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi khắt khe.
