Produktbeschreibung
Technische Parameter
Toray Twisted Carbon Fiber 12K T700
Zugfestigkeit: ≥3600 MPa
Modul: ≥230 GPa
Lineare Dichte: 760±20 g/km
Dehnung: 1,5±0,02 %
Dichte: 1,78±0,02 g/cm³
Kohlenstoffgehalt: ≥95%
Widerstand: 150 Ω/m
Durchmesser: 7μm
Nettogewicht: 1 kg/Spule
Shenzhen Turing New Materials Co., Ltd. ist ein Unternehmen, das zu einem der Top 100 Unternehmen in der Provinz Guangdong gehört. Es wurde im September 2006 gegründet und verfügt über ein Gesamtvermögen von fast 100 Millionen Yuan. Das Unternehmen beherrscht die Kilotonnen-Technologie für die Qualitäten T300 und T700 sowie die Hundert-Tonnen-Technologie für die Qualitäten T800 und M30 und besitzt unabhängige geistige Eigentumsrechte an Schlüsseltechnologien und Kernausrüstung.
Seit seiner Gründung hat Shenzhen Turing New Materials Co., Ltd. fast 10.000 Tonnen Kohlefaser verkauft, was den Großteil des Umsatzes auf dem heimischen Kohlefasermarkt ausmacht.
Die Produkte werden in großem Umfang in industriellen Bereichen wie Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen, Verbundkabelkernen, Druckbehältern, medizinischen Geräten und im Bauwesen sowie in Sport- und Freizeitbereichen eingesetzt. Sie haben in der Erprobung in den Bereichen Landesverteidigung und Militär wie Luft- und Raumfahrt, Rüstungsindustrie und Nuklearindustrie gute Bewertungen erhalten und finden breite Anwendung in neuen Bereichen wie Fahrzeugen mit neuer Energie, Schienenverkehr, Windkrafterzeugung und Schiffbau.
Shenzhen Turing New Materials Co., Ltd. hat seinen Sitz in der Sonderwirtschaftszone Shenzhen, Guangdong, China. Das Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt, der Welt integrierte Lösungen anzubieten, darunter Forschung und Entwicklung von Kohlefaser-Vorläufern, Kohlefaserproduktion und Forschung und Entwicklung von Kohlefaser-Verbundprodukten. Derzeit verfügt es über eine Produktionskapazität für Kohlefaser-Vorläufer von 13.000 Tonnen und eine Kohlefaser-Produktionskapazität von 5.000 Tonnen. Es ist ein Unternehmen, das die industrielle Produktion von Fasern im Kilotonnen-Bereich realisiert hat, und ein Unternehmen, das die Trocken-Nass-Spinntechnologie zur Herstellung von Hochleistungs-Kohlefasern entwickelt hat. Das Unternehmen hat unabhängig eine komplette Reihe von Produktionslinien für Hochleistungs-Kohlefaser-Vorläufer und Karbonisierung erforscht und entwickelt, Kerntechnologieprozesse wie Polymerisation mit ultrahoher Kapazität, Trocken-Nass-Spinnen und homogene Prä-Oxidations-Karbonisierung sowie die Herstellung von Schlüsselgeräten gemeistert und kann die Hochleistungs-Kohlefasern der Güte SYT45, SYT49 und SYT55 in Chargen und in großem Maßstab stabil produzieren.
Shenzhen Turing New Materials Co., Ltd. war branchenführend bei der Zertifizierung nach dem Qualitätsmanagementsystem ISO9001, dem Umweltmanagementsystem ISO14001, dem Arbeitsschutzmanagementsystem OHSAS18001 und dem Messprüfsystem ISO10012. Es hat ein Hochleistungsfaser-Testzentrum und ein Forschungs- und Entwicklungszentrum für neue Produkte aufgebaut und an der Ausarbeitung nationaler Standards für Kohlefaser- und Vorläuferprodukte teilgenommen.
Kohlefaser (kurz CF) ist ein neuer Fasermaterialtyp mit hoher Festigkeit und hohem Modul mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 95 %. Es ist ein mikrokristallines Graphitmaterial, das durch Stapeln von Schichtgraphit-Mikrokristallen und anderen organischen Fasern entlang der axialen Richtung der Faser erhalten wird, gefolgt von Karbonisierungs- und Graphitisierungsbehandlung. Kohlefaser ist "außen weich, aber innen hart". Sie ist leichter als metallisches Aluminium, aber stärker als Stahl. Sie hat auch die Eigenschaften der Korrosionsbeständigkeit und des hohen Moduls, was sie zu einem wichtigen Material sowohl in der Landesverteidigung und im Militär als auch in zivilen Anwendungen macht. Sie hat nicht nur die inhärenten Eigenschaften von Kohlenstoffmaterialien, sondern auch die weiche Verarbeitbarkeit von Textilfasern, was sie zu einer neuen Generation von Verstärkungsfasern macht.
Kohlefaser hat viele hervorragende Eigenschaften. Sie hat eine hohe axiale Festigkeit und einen hohen Modul, eine geringe Dichte, eine hohe spezifische Leistung, kein Kriechen, Beständigkeit gegen extrem hohe Temperaturen in nicht-oxidierenden Umgebungen, gute Ermüdungsbeständigkeit, spezifische Wärme und elektrische Leitfähigkeit zwischen Nichtmetallen und Metallen, einen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten mit Anisotropie, gute Korrosionsbeständigkeit und gute Röntgenstrahltransparenz. Sie hat auch eine gute Wärme- und elektrische Leitfähigkeit sowie gute elektromagnetische Abschirmeigenschaften usw.
Im Vergleich zu herkömmlichen Glasfasern ist der Elastizitätsmodul von Kohlefaser mehr als 3-mal so hoch wie der von Glasfaser; im Vergleich zu Kevlar-Faser ist ihr Elastizitätsmodul etwa doppelt so hoch wie der von Kevlar-Faser. Sie ist in organischen Lösungsmitteln, Säuren und Laugen unlöslich und nicht quellbar und weist eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf.
Am 15. Februar 2016 durchbrach China die Kontrolle und Blockade Japans, um Hochleistungs-Kohlefaser zu entwickeln.
Zusammensetzung und Struktur
Kohlefaser ist eine anorganische Polymerfaser mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 90 %. Davon werden diejenigen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 99 % als Graphitfasern bezeichnet. Die Mikrostruktur der Kohlefaser ähnelt der von künstlichem Graphit mit einer turbostratischen Graphitstruktur. Der Abstand zwischen den Schichten der Kohlefaser beträgt etwa 3,39 bis 3,42 Angström. Die Kohlenstoffatome in jeder parallelen Schicht sind nicht so regelmäßig angeordnet wie in Graphit, und die Schichten sind durch Van-der-Waals-Kräfte verbunden.
Die Struktur der Kohlefaser wird üblicherweise als aus zweidimensional geordneten Kristallen und Poren bestehend betrachtet. Der Gehalt, die Größe und die Verteilung der Poren haben einen großen Einfluss auf die Leistung der Kohlefaser.
Wenn die Porosität unter einem bestimmten kritischen Wert liegt, hat die Porosität keinen signifikanten Einfluss auf die interlaminare Scherfestigkeit, die Biegefestigkeit und die Zugfestigkeit von Kohlefaserverbundwerkstoffen. Einige Studien haben gezeigt, dass die kritische Porosität, die zu einer Verringerung der mechanischen Eigenschaften des Materials führt, 1 % - 4 % beträgt. Wenn der Porenvolumengehalt im Bereich von 0-4 % liegt, verringert sich die interlaminare Scherfestigkeit für jede Erhöhung des Porenvolumengehalts um 1 % um etwa 7 %. Studien an Kohlefaser-Epoxidharz- und Kohlefaser-Bismaleimidharz-Laminaten haben gezeigt, dass die interlaminare Scherfestigkeit abnimmt, wenn die Porosität 0,9 % übersteigt. Aus Experimenten ist bekannt, dass Poren hauptsächlich zwischen Faserbündeln und an Grenzflächen zwischen den Schichten verteilt sind. Darüber hinaus gilt: Je höher der Porengrad, desto größer die Porengröße, was die Fläche der Grenzfläche zwischen den Schichten im Laminat erheblich verringert. Wenn das Material beansprucht wird, kommt es leicht zu einem Versagen entlang der Grenzfläche zwischen den Schichten, was auch der Grund dafür ist, dass die interlaminare Scherfestigkeit relativ empfindlich auf Poren reagiert. Darüber hinaus sind Poren Bereiche mit Spannungskonzentrationen mit geringer Tragfähigkeit. Bei Belastung dehnen sich Poren aus und bilden lange Risse, was zu Schäden führt.
Selbst zwei Laminate mit der gleichen Porosität (unter Verwendung verschiedener Prepreg-Methoden und Herstellungsverfahren im gleichen Härtungszyklus) weisen ein völlig unterschiedliches mechanisches Verhalten auf. Die spezifischen Werte der Abnahme der mechanischen Eigenschaften mit zunehmender Porosität sind unterschiedlich, was zeigt, dass der Einfluss der Porosität auf die mechanischen Eigenschaften eine große Streuung und schlechte Wiederholbarkeit aufweist. Aufgrund der Einbeziehung vieler variabler Faktoren ist der Einfluss von Poren auf die mechanischen Eigenschaften von Verbundlaminaten ein sehr komplexes Thema. Zu diesen Faktoren gehören: die Form, Größe und Lage der Poren; die mechanischen Eigenschaften von Fasern, Matrix und Grenzflächen; statische oder dynamische Belastungen.
Im Vergleich zur Porosität und dem Porenaspektverhältnis haben die Porengröße und -verteilung einen größeren Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften. Es wurde festgestellt, dass große Poren (Fläche > 0,03 mm²) einen nachteiligen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften haben, was auf den Einfluss von Poren auf die Rissausbreitung im schichtreichen Bereich des Harzes zurückzuführen ist.
Physikalische Eigenschaften
Kohlefaser kombiniert die hohe Zugfestigkeit von Kohlenstoffmaterialien und die weiche Verarbeitbarkeit von Fasern, was sie zu einem neuen Material mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften macht. Die Zugfestigkeit von Kohlefaser beträgt etwa 2 bis 7 GPa, und der Zugmodul beträgt etwa 200 bis 700 GPa. Die Dichte beträgt etwa 1,5 bis 2,0 Gramm pro Kubikzentimeter, was mit der Struktur der Vorläuferfaser zusammenhängt und hauptsächlich durch die Temperatur der Karbonisierungsbehandlung bestimmt wird. Im Allgemeinen kann die Dichte nach einer Hochtemperatur-Graphitisierungsbehandlung bei 3000 °C 2,0 Gramm pro Kubikzentimeter erreichen. Darüber hinaus ist sie sehr leicht, mit einem spezifischen Gewicht, das leichter als Aluminium, weniger als 1/4 des Gewichts von Stahl und einer spezifischen Festigkeit von 20-mal so hoch wie Eisen ist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kohlefaser unterscheidet sich von dem anderer Fasern, und sie hat die Eigenschaft der Anisotropie. Die spezifische Wärmekapazität von Kohlefaser beträgt im Allgemeinen 7,12. Die Wärmeleitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab: Sie ist in der Richtung parallel zur Faser negativ (0,72 bis 0,90) und in der Richtung senkrecht zur Faser positiv (32 bis 22). Der spezifische Widerstand von Kohlefaser hängt von der Art der Faser ab. Bei 25 °C hat Hochmodul-Kohlefaser einen spezifischen Widerstand von 775, und hochfeste Kohlefaser hat einen spezifischen Widerstand von 1500 pro Zentimeter. Dies macht Kohlefaser zur höchsten spezifischen Festigkeit und zum höchsten spezifischen Modul unter allen Hochleistungsfasern. Im Vergleich zu Metallmaterialien wie Titan, Stahl und Aluminium weist Kohlefaser in ihren physikalischen Eigenschaften die Eigenschaften hohe Festigkeit, hoher Modul, geringe Dichte und kleiner linearer Ausdehnungskoeffizient auf und kann als "König der neuen Materialien" bezeichnet werden.
Zusätzlich zu den Eigenschaften allgemeiner Kohlenstoffmaterialien hat Kohlefaser ein signifikant anisotropes und weiches Aussehen, kann zu verschiedenen Geweben verarbeitet werden und weist aufgrund ihres geringen spezifischen Gewichts eine hohe Festigkeit in Richtung der Faserachse auf. Kohlefaserverstärkte Epoxidharzverbundwerkstoffe haben den höchsten Gesamtindex an spezifischer Festigkeit und spezifischem Modul unter den vorhandenen Strukturmaterialien. Die Zugfestigkeit von Kohlefaserharzverbundwerkstoffen beträgt im Allgemeinen mehr als 3500 MPa, was dem 7- bis 9-fachen von Stahl entspricht, und der elastische Zugmodul beträgt 230 bis 430 GPa, was ebenfalls höher ist als der von Stahl; daher kann die spezifische Festigkeit von CFK, d. h. das Verhältnis der Festigkeit des Materials zu seiner Dichte, mehr als 2000 MPa erreichen, während die spezifische Festigkeit von A3-Stahl nur etwa 59 MPa beträgt, und auch sein spezifischer Modul ist höher als der von Stahl. Im Vergleich zu herkömmlichen Glasfasern ist ihr Elastizitätsmodul (eine physikalische Größe, die die Zug- oder Druckeigenschaften eines Materials innerhalb der elastischen Grenze darstellt) mehr als 3-mal so hoch wie der von Glasfasern; im Vergleich zu Kevlar-Faser ist ihr Elastizitätsmodul etwa doppelt so hoch wie der von Kevlar-Faser. Tests an Kohlefaser-Epoxidharz-Laminaten haben gezeigt, dass Festigkeit und Modul mit zunehmender Porosität abnehmen. Die Porosität hat einen großen Einfluss auf die interlaminare Scherfestigkeit, die Biegefestigkeit und den Biegemodul; die Zugfestigkeit nimmt mit zunehmender Porosität relativ langsam ab; der Zugmodul wird weniger durch die Porosität beeinflusst.
Kohlefaser hat auch eine ausgezeichnete Feinheit (eine der Ausdrücke für Feinheit ist die Grammzahl einer 9000 Meter langen Faser), im Allgemeinen nur etwa 19 Gramm, und die Zugkraft beträgt bis zu 300 kg pro Mikron. Nur wenige andere Materialien haben eine solche Reihe hervorragender Eigenschaften wie Kohlefaser, daher wird sie in Bereichen mit strengen Anforderungen an Zähigkeit, Steifigkeit, Gewicht und Ermüdungseigenschaften eingesetzt. Bei Nichtkontakt mit Luft und Oxidationsmitteln kann Kohlefaser hohen Temperaturen über 3000 Grad standhalten, mit hervorragender Hitzebeständigkeit. Im Vergleich zu anderen Materialien beginnt die Festigkeit von Kohlefaser erst dann abzunehmen, wenn die Temperatur höher als 1500 °C ist, und je höher die Temperatur, desto größer die Faserfestigkeit. Die radiale Festigkeit von Kohlefaser ist nicht so gut wie die axiale Festigkeit, daher hat Kohlefaser Angst vor radialer Kraft (d. h. sie kann nicht verknotet werden), während die Whisker-Eigenschaften anderer Materialien bereits deutlich abgenommen haben. Darüber hinaus hat Kohlefaser auch eine gute Tieftemperaturbeständigkeit, z. B. wird sie bei Flüssigstickstofftemperatur nicht spröde.
Die chemischen Eigenschaften von Kohlefaser ähneln denen von Kohlenstoff. Abgesehen davon, dass sie durch starke Oxidationsmittel oxidiert werden kann, ist sie gegenüber allgemeinen Laugen inert. Wenn die Temperatur in der Luft höher als 400 °C ist, tritt eine deutliche Oxidation auf, bei der CO und CO₂ entstehen. Kohlefaser hat eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber allgemeinen organischen Lösungsmitteln, Säuren und Laugen, ist unlöslich und nicht quellbar und weist eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit ohne Rostprobleme auf. Einige Wissenschaftler tauchten 1981 PAN-basierte Kohlefaser in eine stark alkalische Natriumhydroxidlösung ein, und nach mehr als 30 Jahren behält sie immer noch ihre Faserform bei. Ihre Schlagfestigkeit ist jedoch gering und sie wird leicht beschädigt. Sie wird unter Einwirkung starker Säuren oxidiert. Die elektromotorische Kraft von Kohlefaser ist positiv, während die von Aluminiumlegierungen negativ ist. Wenn Kohlefaserverbundwerkstoffe in Kombination mit Aluminiumlegierungen verwendet werden, kommt es zu Metallkarbonisierung, Aufkohlung und elektrochemischer Korrosion. Daher muss Kohlefaser vor der Verwendung einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Kohlefaser hat auch Eigenschaften wie Ölbeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit, Beständigkeit gegen Radioaktivität, Absorption giftiger Gase und Verlangsamung von Neutronen.
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