Il processo di preparazione della fibra di carbonio può solitamente essere suddiviso nelle seguenti fasi:
1. Lavorazione delle materie prime: innanzitutto, la preparazione della fibra di carbonio richiede la selezione di materie prime adeguate e come materia prima viene generalmente utilizzata la fibra di poliacrilonitrile (PAN). La lavorazione delle materie prime prevede la rimozione delle impurità e il prestiro per migliorare la qualità e le prestazioni delle fibre.
2. Stiramento della fibra: dopo la lavorazione della materia prima, la fibra PAN viene stirata. Questo passaggio renderà la struttura molecolare della fibra più ordinata, raddrizzerà la fibra e migliorerà le sue proprietà meccaniche. Parametri come la temperatura e la velocità di filatura devono essere controllati con precisione.
3. Pirolisi e carbonizzazione: le fibre stirate vengono piroliticamente e carbonizzate. La carbonizzazione pirolitica rimuove gli elementi non carboniosi dalle fibre PAN attraverso un trattamento ad alta temperatura e li trasforma in fibre di carbonio pure. La temperatura di carbonizzazione della pirolisi della fibra di carbonio è solitamente superiore a 1000°C e la temperatura e il tempo specifici sono determinati in base ai requisiti della fibra.
4. Modellatura e polimerizzazione: modella e solidifica le fibre di carbonio carbonizzate piroliticamente. La modellatura può essere eseguita mediante tessitura, tessitura, filatura, ecc. per ottenere prodotti in fibra di carbonio di diverse forme. La polimerizzazione si riferisce all'impregnazione della resina nella fibra e alla combinazione della fibra e della resina per formare una struttura solida mediante polimerizzazione termica, fotopolimerizzazione, ecc.
5. Trattamento superficiale e rivestimento: per migliorare l'adesione interfacciale e la resistenza all'usura della fibra di carbonio, la sua superficie viene solitamente trattata e rivestita. I metodi di trattamento includono pulizia, raschiatura, perforazione, ecc. per aumentare l'area di contatto tra fibra e resina. Il rivestimento può scegliere materiali come poliimmide e resina epossidica per migliorare le proprietà superficiali della fibra di carbonio.
Attraverso il processo di preparazione di cui sopra, è possibile ottenere prodotti in fibra di carbonio con proprietà quali elevata resistenza, leggerezza, resistenza alla corrosione e resistenza all'usura.
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