Waarom koolstofvezel vilt de voorkeurskeuze wordt voor krachtige materialen op verschillende gebieden
Koolstofvezel vilt , met zijn samengestelde eigenschappen van lichtgewicht, hoge temperatuurweerstand en hoge sterkte, is een belangrijk alternatief geworden voor traditionele materialen in milieubescherming, energie, ruimtevaart en andere velden. De kernvoordelen ervan komen voort uit zijn unieke structuur en samenstelling: een poreus netwerk gevormd door wanordelijke verweven koolstofvezels behoudt niet alleen de hoge sterkte van koolstofvezels zelf (treksterkte tot 3000 mpa of meer) maar bezit ook uitstekende luchtpermeabiliteit en adsorptie vanwege de porositeit (meestal 40%-80%). In termen van gewicht heeft koolstofvezelvilt een dichtheid van slechts 1,6-2,0 g/cm³, minder dan een kwart van dat van staal, maar het kan de temperatuur boven 2000 ℃ weerstaan, veel hoger dan de hittebestendigheidslimiet van metalen materialen. Dit kenmerk maakt het geschikt voor filtratietoepassingen op de hoge temperatuur (zoals industriële ovenrandgasbehandeling), waar het hoge rookgastemperaturen kan verdragen en tegelijkertijd deeltjes door zijn poreuze structuur te onderscheppen. In de energiesector kan het, wanneer het wordt gebruikt als een substraat van de batterij -elektrode, tegelijkertijd voldoen aan de behoeften van geleidbaarheid en elektrolytpermeabiliteit. Bovendien vertoont koolstofvezelvilt een extreem sterke chemische stabiliteit en reageert nauwelijks met zuren of alkalis, behalve enkele sterke oxidatiemiddelen, waardoor het geschikt is voor langdurig gebruik in corrosieve omgevingen. In vergelijking met alternatieve materialen zoals gevoeld glasvezel, heeft het een betere weerstand van vermoeidheid en is het minder vatbaar voor brosheid en breuk na herhaalde stress, waardoor een onvervangbare positie wordt bekleed in hoogwaardige toepassingen die zowel prestaties als levensduur vereisen.
Efficiëntietesten en toepassing van koolstofvezel gevoeld in rookfiltratie op hoge temperatuur
Bij rookfiltratiescenario's op hoge temperatuur moet de filtratie-efficiëntie en stabiliteit van koolstofvezelgevoel worden geverifieerd door gestandaardiseerde tests. Een veelgebruikte testmethode is het "high-temperature rookgassimulatie-experiment": repareer een 5-10 mm dik koolstofvezel viltmonster in een filtratieapparaat, introduceer gesimuleerd rookgas dat deeltjes bevat met een diameter van 0,1-10 μm (temperatuur ingesteld op 800-1200 ℃, stroomsnelheid 1,5-2 m/s) en meet de deeltjesconcentratie voor en na filtratie. De gekwalificeerde standaard is dat de filtratie -efficiëntie voor deeltjes groter dan 0,3 μm ≥99% is en de toename van de filtratieweerstand niet groter is dan 30% van de initiële waarde. In praktische toepassingen moeten behandelingsmethoden worden geselecteerd op basis van de rookgassamenstelling: voor rookgas die zure gassen bevat (zoals zwavelzuur mist), moet silaan behandelde koolstofvezelvilt worden gebruikt om de corrosiebestendigheid te verbeteren door oppervlaktemodificatie; Voor scenario's die olieachtige deeltjes bevatten, moet het viltlichaam worden behandeld met een hydrofobe coating om poriënblokkade te voorkomen. Tijdens de installatie moet koolstofvezelgevoel worden gemaakt in geplooide filterzakken om het filtratiegebied te vergroten en tegelijkertijd de luchtweerstand te verminderen, met een afstand van 10-15 cm tussen filterzakken om een uniforme doorgang van rookgas te garanderen. Tijdens het gebruik moet een hoge temperatuur terugbladen (met behulp van 200-300 ℃ perslucht voor omgekeerde zuivering) elke 3-6 maanden worden uitgevoerd om deeltjes aan het oppervlak te verwijderen en de stabiliteit van de filtratie-efficiëntie te behouden.
Vergelijkende analyse van corrosiebestendigheid tussen viltgevoel van koolstofvezel en gevilde glasvezelvilt
Het verschil in corrosieweerstand tussen viltgevoel van koolstofvezel en gevilt van glasvezel wordt voornamelijk weerspiegeld in chemische stabiliteit en aanpassingsvermogen van het omgevings en selectie moet gebaseerd zijn op de gemiddelde kenmerken van het gebruiksscenario. In zure omgevingen (zoals industriële afvalwaterbehandeling met pH 2-4) vertoont koolstofvezelvilt aanzienlijke voordelen: de belangrijkste component is koolstof, wat een sterke chemische inertie heeft. Wanneer in langetermijncontact met niet-oxiderende zuren zoals zoutzuur en zwavelzuur, is de gewichtsverliespercentage minder dan 1% per jaar, terwijl het gevoeld glasvezel (met siliciumdioxide) wordt gecorrodeerd door zuur vanwege de siliciumoxygenbinding, met een gewichtsverlies van 5% -8% per jaar en het oppervlak zal chalking. In alkalische omgevingen (zoals rookgasontulfurisatiesystemen met pH 10-12), is de corrosieweerstand van de twee relatief vergelijkbaar, maar koolstofvezelvond heeft een beter anti-embritlement vermogen-glasvezelvoel zal geleidelijk de sterkte verliezen onder de langetermijnactie van sterke alkali en is prijzen om onder externe kracht te fracteren, terwijl de mechanische eigendomsgehecht van koolstofbereik kan meer dan 80%. Voor omgevingen die fluoriden bevatten (zoals afvalgasbehandeling in elektrolytische cellen van aluminiumplanten), is de tolerantie van koolstofvezelgevoel veel beter dan die van glasvezelgevoel, omdat fluoride -ionen zullen reageren met silicium in glas om siliciumfluoridegas te vormen, leidend tot materiële afbraak, terwijl koolstof niet reageert. Bovendien wordt het gevoel van koolstofvezel nauwelijks beïnvloed in organische oplosmiddelen (zoals tolueen en aceton), terwijl de vilt van de harscoating van glasvezel kan worden opgelost, wat resulteert in een losse structuur.
Belangrijkste punten bij het verwerken en snijden van technologie voor batterij -elektrode -substraten voor koolstofvezelvilt
Bij het verwerken van koolstofvezel wordt gevoeld in batterij -elektrodesubstraten, beïnvloedt de snijnauwkeurigheid en oppervlaktebehandeling direct de prestaties van de elektrode, waardoor een strikte controle van procesdetails nodig is. Voor het snijden moet koolstofvezelvilt voorbehandeld worden: leg het plat in een omgeving met een temperatuur van 20-25 ℃ en de vochtigheid van 40% -60% gedurende 24 uur om interne stress in het materiaal te elimineren en kromtrekken na het snijden te voorkomen. Lasersnijmachines moeten worden gebruikt voor het snijden, met laservermogen ingesteld op 50-80 W en snijsnelheid 50-100 mm/s. Deze methode kan voorkomen dat randvezelafstoten veroorzaakt door mechanische snijden, en tegelijkertijd wordt de snijrand onmiddellijk gesmolten door hoge temperatuur om een gladde afgesloten rand te vormen, waardoor het afstoten van vezels wordt verminderd bij daaropvolgend gebruik. De fout van de snijgrootte moet worden geregeld binnen ± 0,1 mm, vooral voor substraten die in gelamineerde batterijen worden gebruikt. Overmatige afwijking van de grootte zal leiden tot slechte elektrode-uitlijning en beïnvloeden de efficiëntie van ladingontlading. Na het snijden is de behandeling van oppervlakte-activeringsbehandeling vereist: Week de koolstofvezel die wordt gevoeld in 5% -10% salpeterzuuroplossing, behandel het gedurende 2 uur op 60 ℃, haal het uit en spoel het met gedeïoniseerd water tot neutraal. Na het drogen kan het aantal oppervlaktehydroxylgroepen met meer dan 30%worden verhoogd, waardoor de bindkracht met actieve materialen van elektrode wordt verbeterd. Het behandelde substraat moet binnen 48 uur worden bekleed met elektroden om afbraak van oppervlakteactiviteit als gevolg van langdurige blootstelling te voorkomen.
Beïnvloeden de wet van koolstofvezel vilt isolatielaag dikte op thermisch isolatie -effect
Wanneer het gevoel van koolstofvezel wordt gebruikt als de isolatielaag van apparatuur op hoge temperatuur, is de relatie tussen de dikte en het thermische isolatie-effect niet-lineair en moet het wetenschappelijk worden ontworpen volgens de werktemperatuur van de apparatuur. In het bereik van kamertemperatuur tot 500 ℃, verbetert het thermische isolatie -effect aanzienlijk met de toename van de dikte: wanneer de dikte toeneemt van 5 mm tot 20 mm, neemt de thermische geleidbaarheid af van 0,05 W/(M · K) tot 0,02 W/(M · K), en de thermische isolatieprestaties door 60%, omdat de hitte van de hitte wordt geëxteerd, de hitte van de hitte, de hitte van de hitte, de hitte van de hitte, de hitte van de hitte, de hitte van de hitte, de hitte van de hitte, de hitte van de hitte, de hitte van de hittevrijgracht in de hitte van de hitte, de hitte van de hitte, de hitte van de hitte. Wanneer de temperatuur groter is dan 800 ℃ ℃, wordt de invloed van de dikte op het thermische isolatie-effect verzwakt-bij het toenemen van 20 mm tot 30 mm, neemt de thermische geleidbaarheid af met slechts 5%-8%, omdat warmtestraling de belangrijkste warmteoverdrachtsmodus wordt bij hoge temperaturen, en het eenvoudig verhogen van de dikte heeft een beperkt effect op het reduceren van de straling van de warmteoverdracht. In praktische toepassingen moeten composietstructuren worden geselecteerd op basis van de werktemperatuur: een enkele laag koolstofvezelvilt kan worden gebruikt onder 500 ℃, met een dikte van 10-15 mm; Voor 800-1200 ℃ is een samengestelde structuur van "koolstofvezelviltreflecterende laag" vereist, dat wil zeggen dat elk 10 mm koolstofvezelgevoel wordt gekoppeld aan een reflecterende laag van aluminiumfolie, die de reflecterende laag gebruikt om warmtestraling te blokkeren. Op dit moment kan de totale dikte die wordt geregeld op 20-25 mm het ideale effect bereiken en overmatige dikte zal de belasting van de apparatuur verhogen. Tijdens de installatie is het noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de isolatielaag naadloos is, met 5-10 mm overlapping bij de gewrichten, en gefixeerd met resistente draadstiksels op de hoge temperatuur om te voorkomen dat hete lucht door de openingen doordringt.
Implementatiemethoden voor het verbeteren van de sterkte van koolstofvezel gevoeld door chemische behandeling
Om de sterkte van koolstofvezel te verbeteren die wordt gevoeld door chemische behandeling, is het noodzakelijk om een impregneerproces aan te nemen om de algehele structuur te versterken, gericht op de zwakke bindingskracht tussen zijn vezels. Een veelgebruikte methode is hars-impregnatiebehandeling: selecteer resistente epoxyhars met hoge temperatuur (temperatuurweerstand ≥200 ℃), meng het met het uithardingsmiddel bij een verhouding van 10: 1, voeg een geschikte hoeveelheid aceton toe aan een viscositeit van 500-800 mpa · s, volledig onder de hoogte van een vacatiek (- om ervoor te zorgen dat de hars volledig in de poriën doordringt. Haal het eruit en knijp het met een rol om het harsgehalte te regelen tot 30% -40% van het viltgewicht (overtollig zal het gewicht verhogen, terwijl onvoldoende het versterkingseffect zal beperken), het vervolgens vooraf in een oven bij 120 ℃ gedurende 1 uur te verzinnen, en het vervolgens tot 180 ℃ te verwarmen tot 180 ℃ voor het genezen van 2 uur, zodat de resin een drie-dimensionale netwerkstructuur vormt. Na deze behandeling kan de treksterkte van het gevoel van koolstofvezel worden verhoogd met 50%-80%en de scheurweerstand is aanzienlijk verbeterd. Voor scenario's die een hogere sterkte vereisen, kan behandeling met koolstof nanobuis modificatie worden gebruikt: geniet van de koolstofvezel die wordt gevoeld in een koolstof nanobuisdispersie (concentratie 0,5%-1%), voer 30 minuten ultrasone behandeling uit om de koolstofnanobuizen te laten hechten aan het vezeloppervlak, vervolgens bij 800 ℃ voor 800 ℃ voor 1 uur onder de inertgas. Koolstofnanobuisjes zullen een "overbrugging" -structuur tussen vezels vormen, waardoor de sterkte verder wordt verbeterd met behoud van de weerstand van het materiaal op hoge temperatuur. De behandelde koolstofvezelgevoel moet sterkte testen ondergaan om ervoor te zorgen dat de treksterkte ≥50 MPa is, die voldoet aan de structurele lagervereisten.
Vorig
