Како се праве карбонска влакна

Главна сировина карбонских влакана је полиакрилонитрил, који је синтетичко влакно.

Неке друге сировине као што су смола угља, природна влакна, такође се могу користити за припрему угљеничних влакана.

    Прекурсор се меша са другим материјалима, а затим се преде у влакна.

Влакна се затим перу и растежу.

    Угљенична влакна морају бити хемијски измењена пре карбонизације да би била термички стабилнија променом својих линеарних атомских веза у мердевине. Загрејте влакно на ваздуху до 200-300 степени у трајању од приближно 30 минута до 2 сата. Овај процес загревања присиљава атоме угљеника да апсорбују атоме кисеоника из ваздуха и преуређује молекуле у термички стабилније обрасце везивања.

Овај егзотермни процес се мора пажљиво контролисати како би се спречило прегревање влакана. Постоји неколико метода које се користе за стабилизацију угљеничних влакана.

Након што се влакно термички стабилизује, загрева се на 1,000-3,000 степен у одсуству кисеоника неколико минута.

Недостатак кисеоника спречава да влакна изгоре на тако високој температури. Током овог процеса, важно је одржавати притисак ваздуха унутар пећи вишим од притиска ваздуха изван пећи и држати улаз и излаз влакана затвореним како би се спречило улазак кисеоника у пећ.

На овој високој температури, влакно избацује своје неугљеничне атоме, а преостали атоми угљеника формирају чврсто везане кристале угљеника.

Ови кристали угљеника су постављени паралелно са дугом осом угљеничних влакана.

    Процес карбонизације даје влакнима глатку површину која се не може добро везати са епоксидном смолом и другим материјалима који се користе за израду композитних производа.

Због тога је површина благо оксидирана. Оксидација даје површини боља својства хемијског везивања, а истовремено урезује површину како би се хемикалијама омогућило боље приањање на површину.

Влакна се понекад оксидују урањањем у гасове као што су угљен-диоксид, ваздух или озон, или у течности као што су азотна киселина или натријум хипохлорит. У другим случајевима, оксидација се постиже електролизом урањањем позитивно наелектрисаних влакана у каду од проводног материјала.

Без обзира на метод припреме површине који се користи, кључно је да се она спроводи под пажљивим надзором стручњака како би се спречило уношење површинских несавршености које би могле довести до квара материјала.

Када се оксидирају, влакна се омотавају како би се спречила оштећења када се намотају на калемове или уткају у тканину.

Процес премазивања се назива димензионисање, а материјал за димензионисање је пажљиво одабран да буде компатибилан са лепком који се користи за формирање композитне структуре.

Материјали за премазивање могу укључивати полиестер, најлон, уретан или епоксид.