Produktbeschreibung
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. gehört zu einem der 100 führenden Unternehmen in der Provinz Guangdong. Es wurde im September 2006 mit einem Gesamtvermögen von fast 100 Millionen Yuan gegründet. Das Unternehmen beherrscht die Kilotonnen-Technologie für die Qualitäten T300 und T700 sowie die Hunderttonnen-Technologie für die Qualitäten T800 und M30 und verfügt über unabhängige geistige Eigentumsrechte an Schlüsseltechnologien und Kernanlagen.
Seit seiner Gründung hat Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. insgesamt fast 10.000 Tonnen Kohlefaser verkauft, was den größten Teil des Verkaufsvolumens auf dem heimischen Kohlefasermarkt ausmacht.
Die Produkte werden in industriellen Bereichen wie Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen, Verbundkabelkernen, Druckbehältern, medizinischen Geräten und im Bauwesen sowie in den Bereichen Sport und Freizeit weit verbreitet eingesetzt. Sie haben während der Erprobung in den Bereichen Landesverteidigung und Militär, wie Luft- und Raumfahrt, Waffenindustrie und Nuklearindustrie, gute Bewertungen erhalten und finden breite Anwendung in aufstrebenden Bereichen wie Elektrofahrzeugen, Schienenverkehr, Windkraftanlagen und Meerestechnik.
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. befindet sich in der Sonderwirtschaftszone Shenzhen, Guangdong, China. Das Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt, der Welt integrierte Lösungen anzubieten, die Forschung und Entwicklung von Kohlefaser-Vorprodukten, die Produktion von Kohlefaser und die Forschung und Entwicklung von Kohlefaser-Verbundwerkstoffprodukten umfassen. Derzeit verfügt das Unternehmen über eine Produktionskapazität von 13.000 Tonnen Kohlefaser-Vorprodukten und eine Produktionskapazität von 5.000 Tonnen Kohlefaser. Es ist ein Unternehmen, das die industrielle Produktion von Kilotonnen-Fasern realisiert hat und die Trocken-Nass-Spinntechnologie zur Herstellung von Hochleistungs-Kohlefaser entwickelt hat. Das Unternehmen hat unabhängig eine komplette Produktionslinie für Hochleistungs-Kohlefaser-Vorprodukte und Karbonisierung entwickelt und gebaut, beherrscht Kerntechnologieprozesse wie Polymerisation mit ultra-großer Kapazität, Trocken-Nass-Spinnen und homogene Voroxidation-Karbonisierung sowie die Herstellung von Schlüsselgeräten und kann die Hochleistungs-Kohlefasern der Qualitäten SYT45, SYT49 und SYT55 stabil in Serie und im großen Maßstab produzieren.
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. hat als Branchenführer die Zertifizierung des Qualitätsmanagementsystems ISO9001, die Zertifizierung des Umweltmanagementsystems ISO14001, die Zertifizierung des Arbeitsschutzmanagementsystems OHSAS18001 und die Zertifizierung des Messprüfsystems ISO10012 bestanden. Es hat ein Testzentrum für Hochleistungsfasern und ein Forschungs- und Entwicklungszentrum für neue Produkte aufgebaut und an der Ausarbeitung nationaler Standards für Kohlefaser- und Vorprodukt-Produkte mitgewirkt.
Kohlefaser (kurz CF) ist ein neuartiges Fasermaterial mit hoher Festigkeit und hohem Modul, das einen Kohlenstoffgehalt von mehr als 95 % aufweist. Es handelt sich um ein mikrokristallines Graphitmaterial, das durch Stapeln von schuppigen Graphitmikrokristallen und anderen organischen Fasern entlang der axialen Richtung der Faser und anschließende Karbonisierungs- und Graphitisierungsbehandlung hergestellt wird. Kohlefaser ist "außen weich, innen hart". Sie ist leichter als metallisches Aluminium, aber fester als Stahl. Sie hat auch die Eigenschaften Korrosionsbeständigkeit und hohen Modul, was sie zu einem wichtigen Material sowohl in der Landesverteidigung und Militärindustrie als auch in zivilen Anwendungen macht. Sie besitzt 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 weist 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 thermischen Ausdehnungskoeffizienten mit Anisotropie, gute Korrosionsbeständigkeit und gute Röntgenstrahlendurchlässigkeit auf. Sie hat auch eine gute thermische und elektrische Leitfähigkeit sowie elektromagnetische Abschirmungseigenschaften usw.
Im Vergleich zu herkömmlichen Glasfasern ist der Elastizitätsmodul von Kohlefaser mehr als dreimal so hoch wie der von Glasfaser; im Vergleich zu Kevlar-Faser ist sein Elastizitätsmodul etwa doppelt so hoch wie der von Kevlar-Faser. Sie ist in organischen Lösungsmitteln, Säuren und Laugen unlöslich und quillt nicht auf, mit herausragender Korrosionsbeständigkeit.
Am 15. Februar 2016 durchbrach China die Kontrolle und Blockade Japans und entwickelte Hochleistungs-Kohlefaser.
Zusammensetzung und Struktur
Kohlefaser ist eine anorganische Polymerfaser mit einem Kohlenstoffgehalt von über 90 %. Unter ihnen werden diejenigen mit einem Kohlenstoffgehalt von über 99 % als Graphitfasern bezeichnet. Die Mikrostruktur von Kohlefaser ähnelt künstlichem Graphit mit einer turbostratischen Graphitstruktur. Der Abstand zwischen den Schichten von Kohlefaser beträgt etwa 3,39 bis 3,42 Ångström. 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 von Kohlefaser wird üblicherweise als aus zweidimensional geordneten Kristallen und Poren bestehend betrachtet. Der Gehalt, die Größe und die Verteilung von Poren haben einen erheblichen Einfluss auf die Leistung von Kohlefaser.
Wenn die Porosität unter einem bestimmten kritischen Wert liegt, hat die Porosität keinen offensichtlichen Einfluss auf die interlaminare Scherfestigkeit, die Biegefestigkeit und die Zugfestigkeit von Kohlefaserverbundwerkstoffen. Einige Studien deuten darauf hin, dass die kritische Porosität, die zu einer Abnahme der mechanischen Eigenschaften des Materials führt, 1 % bis 4 % beträgt. Wenn der Porenvolumengehalt im Bereich von 0-4 % liegt, nimmt die interlaminare Scherfestigkeit mit jedem 1 % Anstieg des Porenvolumengehalts um etwa 7 % ab. Studien an Kohlefaser-Epoxidharz- und Kohlefaser-Bismaleimidharz-Laminaten zeigen, dass die interlaminare Scherfestigkeit zu sinken beginnt, wenn die Porosität 0,9 % überschreitet. Tests haben gezeigt, dass Poren hauptsächlich zwischen den Faserbündeln und an den interlaminaren Grenzflächen verteilt sind. Darüber hinaus gilt: Je höher der Porengehalt, desto größer die Porengröße, was die Fläche der interlaminaren Grenzfläche im Laminat erheblich reduziert. Wenn das Material belastet wird, ist es anfällig für Brüche entlang der interlaminaren Grenzflächen, was auch der Grund dafür ist, dass die interlaminare Scherfestigkeit relativ empfindlich auf Poren reagiert. Darüber hinaus sind Poren Bereiche von Spannungskonzentrationen mit geringer Tragfähigkeit. Wenn sie belastet werden, dehnen sich Poren aus und bilden lange Risse, was zu Schäden führt.
Selbst zwei Laminate mit gleicher Porosität (unter Verwendung unterschiedlicher Prepreg- und Herstellungsverfahren im selben Härtungszyklus) zeigen ein völlig unterschiedliches mechanisches Verhalten. Die spezifischen Werte der Abnahme der mechanischen Eigenschaften mit zunehmender Porosität variieren, 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 komplexes Thema. Zu diesen Faktoren gehören: die Form, Größe und Lage der Poren; die mechanischen Eigenschaften von Fasern, Matrix und Grenzflächen; sowie statische oder dynamische Lasten.
Im Vergleich zur Porosität und zum Porenbildungsverhältnis haben Porengröße und -verteilung einen größeren Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften. Es wurde festgestellt, dass große Poren (Fläche > 0,03 mm²) nachteilige Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften haben, was auf den Einfluss von Poren auf die Rissausbreitung im interlaminaren Harz-reichen Bereich 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 Elastizitätsmodul etwa 200 bis 700 GPa. Die Dichte liegt bei etwa 1,5 bis 2,0 Gramm pro Kubikzentimeter, was neben der Struktur der Vorläuferfaser hauptsächlich durch die Temperatur der Karbonisierungsbehandlung bestimmt wird. Im Allgemeinen kann nach einer Hochtemperatur-Graphitisierungsbehandlung bei 3000 °C die Dichte 2,0 Gramm pro Kubikzentimeter erreichen. Gepaart mit ihrem geringen Gewicht ist ihre spezifische Dichte geringer als die von Aluminium, weniger als 1/4 der von Stahl, und ihre spezifische Festigkeit ist 20-mal so hoch wie die von Eisen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kohlefaser unterscheidet sich von dem anderer Fasern und weist die Eigenschaft der Anisotropie auf. Die spezifische Wärmekapazität von Kohlefaser beträgt im Allgemeinen 7,12. Die Wärmeleitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab: Sie ist in Richtung parallel zur Faser (0,72 bis 0,90) negativ und in Richtung senkrecht zur Faser (32 bis 22) positiv. Der spezifische Widerstand von Kohlefaser hängt von der Art der Faser ab. Bei 25 °C hat Hochmodul-Kohlefaser einen spezifischen Widerstand von 775 und Hochfest-Kohlefaser einen spezifischen Widerstand von 1500 pro Zentimeter. Dies macht Kohlefaser zur höchsten spezifischen Festigkeit und zum höchsten spezifischen Modul aller Hochleistungsfasern. Im Vergleich zu Metallmaterialien wie Titan, Stahl und Aluminium weist Kohlefaser in Bezug auf die physikalischen Eigenschaften die Merkmale hoher Festigkeit, hohen Moduls, geringer Dichte und geringen linearen Ausdehnungskoeffizienten auf und kann als "König der neuen Materialien" bezeichnet werden.
Neben den Eigenschaften allgemeiner Kohlenstoffmaterialien weist Kohlefaser ein deutlich anisotropes und weiches Erscheinungsbild auf, kann zu verschiedenen Geweben verarbeitet werden und weist aufgrund ihres geringen spezifischen Gewichts eine hohe Festigkeit in Faserachsenrichtung auf. Kohlefaserverstärkte Epoxidharzverbundwerkstoffe weisen die höchsten Gesamtindizes für spezifische Festigkeit und spezifischen Modul unter den vorhandenen Strukturmaterialien auf. Die Zugfestigkeit von Kohlefaserharzverbundwerkstoffen liegt im Allgemeinen bei über 3500 MPa, was 7- bis 9-mal so hoch ist wie die von Stahl, und der Zug-Elastizitätsmodul 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 sein spezifischer Modul ebenfalls höher ist als der von Stahl. Im Vergleich zu herkömmlichen Glasfasern ist sein Elastizitätsmodul (eine physikalische Größe, die die Zug- oder Druckeigenschaften eines Materials innerhalb der elastischen Grenze charakterisiert) mehr als dreimal so hoch wie der von Glasfaser; im Vergleich zu Kevlar-Faser ist sein Elastizitätsmodul etwa doppelt so hoch wie der von Kevlar-Faser. Tests an Kohlefaser-Epoxidharz-Laminaten zeigen, dass mit zunehmender Porosität sowohl Festigkeit als auch Modul abnehmen. Die Porosität hat einen signifikanten Einfluss auf die interlaminare Scherfestigkeit, die Biegefestigkeit und den Biegemodul; die Zugfestigkeit nimmt mit zunehmender Porosität relativ langsam ab; der Zugmodul wird von der Porosität weniger beeinflusst.
Kohlefaser weist auch eine ausgezeichnete Feinheit auf (eine Ausdrucksform der Feinheit ist das Gewicht von 9000 Meter langer Faser), im Allgemeinen nur etwa 19 Gramm, und die Zugkraft beträgt bis zu 300 kg pro Mikrometer. Nur wenige andere Materialien weisen eine solche Reihe von hervorragenden Eigenschaften auf wie Kohlefaser, weshalb sie in Bereichen mit strengen Anforderungen an Zähigkeit, Steifigkeit, Gewicht und Ermüdungseigenschaften eingesetzt wird. Wenn sie nicht mit Luft und Oxidationsmitteln in Kontakt kommt, kann Kohlefaser hohe Temperaturen von über 3000 °C aushalten, mit herausragender Hitzebeständigkeit. Im Vergleich zu anderen Materialien beginnt die Festigkeit von Kohlefaser erst bei Temperaturen über 1500 °C abzunehmen, und je höher die Temperatur, desto größer ist die Faserfestigkeit. Die radiale Festigkeit von Kohlefaser ist nicht so gut wie ihre axiale Festigkeit, daher ist Kohlefaser empfindlich gegenüber radialer Kraft (d. h. sie kann nicht geknotet werden), während die Whisker-Eigenschaften anderer Materialien bereits erheblich abgenommen haben. Darüber hinaus weist Kohlefaser auch eine gute Tieftemperaturbeständigkeit auf, z. B. wird sie bei flüssigem Stickstoff nicht spröde.
Die chemischen Eigenschaften von Kohlefaser ähneln denen von Kohlenstoff. Außer dass sie von starken Oxidationsmitteln oxidiert werden kann, ist sie gegenüber allgemeinen Laugen inert. Wenn die Temperatur in der Luft über 400 °C liegt, tritt eine deutliche Oxidation auf, die CO und CO₂ erzeugt. Kohlefaser hat eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber allgemeinen organischen Lösungsmitteln, Säuren und Laugen, ist unlöslich und quillt nicht auf, und ihre Korrosionsbeständigkeit ist herausragend, ohne Rostprobleme. Einige Wissenschaftler tauchten 1981 PAN-basierte Kohlefaser in eine stark alkalische Natronlauge, und nach mehr als 30 Jahren behielt sie immer noch ihre Faserform. Ihre Schlagfestigkeit ist jedoch schlecht und sie wird leicht beschädigt. Sie unterliegt Oxidation unter Einwirkung starker Säuren. Die elektromotorische Kraft von Kohlefaser ist positiv, während die von Aluminiumlegierungen negativ ist. Wenn Kohlefaserverbundwerkstoffe in Kombination mit Aluminiumlegierungen verwendet werden, treten Metallkarbonisierung, Aufkohlung und elektrochemische Korrosionsphänomene auf. Daher muss Kohlefaser vor Gebrauch einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Kohlefaser weist auch Eigenschaften wie Ölbeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit, Radiobeständigkeit, Absorption toxischer Gase und Neutronenverzögerung auf.
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