Introducción a la fibra de carbono

La fibra de carbono es una fibra precursora orgánica como el poliacrilonitrilo (o brea, rayón), que se piroliza y carboniza en un ambiente de alta temperatura para formar una estructura de columna vertebral de carbono, y una fibra de polímero inorgánico con un contenido de carbono superior al 90 por ciento. La fibra de carbono tiene excelentes propiedades mecánicas y estabilidad química, baja densidad que el aluminio, alta resistencia que el acero,entre elfibra de alto rendimientoeso ha sidoen la producción en masa, la fibra de carbono tiene la resistencia específica más alta y el módulo específico más alto de la fibra, y tiene una serie de excelentes propiedades como conductividad eléctrica, conducción de calor, resistencia a la corrosión y una serie de otros materiales que no pueden ser reemplazados. La fibra de carbono se usa ampliamente en la industria aeroespacial, palas de energía eólica, deportes y ocio, recipientes a presión, materiales compuestos de carbono/carbono, construcción de transporte y otros campos.

Las fibras de carbono se pueden clasificar según diferentes dimensiones, como el tipo de precursor, las propiedades mecánicas, las especificaciones del cable y el proceso de preparación del precursor. Los estándares de clasificación para los diferentes tipos de fibras de carbono son los siguientes:

Tipos de precursores: divididos en fibra de carbono a base de pan, fibra de carbono a base de brea y fibra de carbono a base de rayón. Entre ellos, la fibra de carbono basada en PAN ocupó rápidamente la posición principal desde su introducción en la década de 1960, representando más del 90 por ciento de la fibra de carbono total debido a su proceso de producción relativamente simple, excelentes propiedades mecánicas y amplia gama de usos. La escala de producción de base de brea y base de rayón es pequeña. Por lo tanto, en la actualidad, las fibras de carbono generalmente se refieren a fibras de carbono basadas en PAN.

Propiedades mecánicas: Las propiedades mecánicas se utilizan principalmente en la industria para clasificar. De acuerdo con la clasificación de propiedades mecánicas del estándar nacional actual para fibras de carbono a base de poliacrilonitrilo GB/T 26752-2020, las fibras de carbono a base de PAN se dividen en cuatro categorías: tipo de alta resistencia, tipo de alta resistenciamodulustipo, alto-modulustipo, y de alta resistencia y altamodulustipo.

Especificaciones de remolque: según la cantidad de fibras de carbono, se puede dividir en remolques pequeños y remolques grandes. En general, las fibras de carbono con un número de haces de menos de 24K se denominan haces pequeños (1K representa 1000 filamentos en un haz de fibras de carbono) y las que superan los 24K se denominan haces grandes. La fibra de carbono de remolque pequeño tiene un excelente rendimiento, bajo rendimiento y alto precio, y generalmente se usa en campos de alta tecnología como la industria aeroespacial, de defensa nacional y militar. Los productos de remolque grandes tienen un rendimiento relativamente bajo, un bajo costo y un control de producción difícil, y se usan ampliamente en industrias básicas y campos civiles.

Proceso de preparación de precursores: De acuerdo con la selección del solvente de hilado, la continuidad del proceso de polimerización, el método de proceso utilizado para el hilado, etc., la preparación de precursores se puede dividir en diferentes tipos de procesos. Según el solvente de hilado, incluye DMSO (dimetilsulfóxido), DMAC (N,N dimetilacetamida), NaSCN (tiocianato de sodio) y otras categorías de solventes diferentes. De acuerdo con la continuidad del proceso de polimerización, se puede dividir en método de un paso y método de dos pasos. De acuerdo con el proceso de hilado, se puede dividir en hilado en húmedo e hilado en húmedo con chorro seco.