Descrição do produto
Parâmetros Técnicos
Fio de fibra de carbono original T300B-3000-40B
Resistência à tração: ≥3530MPa
Módulo: ≥230Gpa
Densidade linear: 760±20 g/km
Alongamento: 1.5±0.02 %
Densidade: 1.78±0.02 g/cm³
Conteúdo de carbono: ≥95%
Resistência: 145Ω/m
Diâmetro: 7 mícrons
Peso líquido: 2kg/carretel
Comprimento: 10100 metros/rolo
A Shenzhen Turing New Materials Co., Ltd. está afiliada a uma das 100 principais empresas da província de Guangdong. Foi estabelecida em setembro de 2006 com um ativo total de quase 100 milhões de yuans. A empresa dominou a tecnologia em nível de quilotons para os graus T300 e T700, bem como a tecnologia em nível de centenas de toneladas para os graus T800 e M30, e possui direitos de propriedade intelectual independentes em tecnologias-chave e equipamentos essenciais.Desde a sua criação, a Shenzhen Turing New Materials Co., Ltd. acumulou quase 10.000 toneladas de vendas de fibra de carbono, representando a maior parte das vendas no mercado doméstico de fibra de carbono.
Os produtos são amplamente utilizados em áreas industriais como compósitos de carbono-carbono, núcleos de cabos compósitos, vasos de pressão, dispositivos médicos e construção civil, bem como no campo de esportes e lazer. Eles foram bem avaliados em uso experimental em defesa nacional e campos militares, como aeroespacial, indústria de artilharia e indústria nuclear, e têm amplas aplicações em campos emergentes, como veículos de nova energia, trânsito ferroviário, geração de energia eólica e engenharia marítima.
A Shenzhen Turing New Materials Co., Ltd. está localizada na Zona Econômica Especial de Shenzhen, Guangdong, China. Está comprometida em fornecer ao mundo soluções integradas, incluindo pesquisa e desenvolvimento de precursores de fibra de carbono, produção de fibra de carbono e pesquisa e desenvolvimento de produtos compósitos de fibra de carbono. Atualmente, possui uma capacidade de produção de precursores de fibra de carbono de 13.000 toneladas e uma capacidade de produção de fibra de carbono de 5.000 toneladas. É uma empresa que realizou a produção industrial de fibra em nível de quilotons e uma empresa que desenvolveu a tecnologia de fiação a seco por jato úmido para preparar fibra de carbono de alto desempenho. A empresa desenvolveu e construiu de forma independente um conjunto completo de linhas de produção de precursores de fibra de carbono e carbonização de alto desempenho, dominou processos técnicos essenciais, como polimerização de ultra-grande capacidade, fiação a seco por jato úmido e carbonização de pré-oxidação homogênea, bem como a fabricação de equipamentos-chave, e pode produzir de forma estável fibras de carbono de alto desempenho dos graus SYT45, SYT49 e SYT55 em lote e em larga escala. A Shenzhen Turing New Materials Co., Ltd. liderou a indústria na aprovação da certificação do sistema de gestão da qualidade ISO9001, certificação do sistema de gestão ambiental ISO14001, certificação do sistema de gestão de saúde e segurança ocupacional OHSAS18001 e certificação do sistema de inspeção de medição ISO10012. Estabeleceu um centro de testes de fibra de alto desempenho e um centro de pesquisa e desenvolvimento de novos produtos, e participou da formulação de padrões nacionais para fibra de carbono e produtos precursores.
Fibra de carbono (CF, abreviação), é um novo tipo de material de fibra com fibras de alta resistência e alto módulo contendo mais de 95% de carbono. É um material de grafite microcristalino feito empilhando microcristais de grafite em flocos e outras fibras orgânicas ao longo da direção axial das fibras, seguido por tratamento de carbonização e grafitização. A fibra de carbono é "macia por fora e dura por dentro"; é mais leve que o alumínio metálico, mas mais forte que o aço. Também possui as características de resistência à corrosão e alto módulo, tornando-a um material importante nas indústrias de defesa nacional e militar, bem como em aplicações civis. Não só possui as propriedades inerentes dos materiais de carbono, mas também possui a processabilidade suave das fibras têxteis, tornando-a uma nova geração de fibras de reforço.
A fibra de carbono possui muitas propriedades excelentes: alta resistência axial e módulo, baixa densidade, alto desempenho específico, sem fluência, resistência a temperaturas ultra-altas em ambientes não oxidantes, boa resistência à fadiga, calor específico e condutividade elétrica entre não metais e metais, um pequeno coeficiente de expansão térmica com anisotropia, boa resistência à corrosão, boa permeabilidade aos raios X, boa condutividade térmica e elétrica e boas propriedades de blindagem eletromagnética.
Comparado com a fibra de vidro tradicional, o módulo de Young da fibra de carbono é mais de três vezes maior que o da fibra de vidro; em comparação com a fibra Kevlar, seu módulo de Young é cerca de duas vezes maior. É insolúvel e não incha em solventes orgânicos, ácidos e álcalis, com excelente resistência à corrosão.
Em 15 de fevereiro de 2016, a China rompeu o controle e o bloqueio do Japão para desenvolver fibra de carbono de alto desempenho.
Composição e Estrutura
A fibra de carbono é uma fibra polimérica inorgânica com um teor de carbono superior a 90%. Entre elas, as que possuem um teor de carbono superior a 99% são chamadas de fibras de grafite. A microestrutura da fibra de carbono é semelhante à do grafite artificial, com uma estrutura de grafite turbostrática. O espaçamento entre as camadas da fibra de carbono é de cerca de 3,39 a 3,42 angstrons. Os átomos de carbono em cada camada paralela não estão dispostos de forma tão regular quanto no grafite, e as camadas são conectadas por forças de van der Waals.
A estrutura da fibra de carbono é geralmente considerada composta por cristais ordenados bidimensionalmente e poros. O conteúdo, tamanho e distribuição dos poros têm um impacto significativo no desempenho da fibra de carbono.
Quando a porosidade está abaixo de um certo valor crítico, não tem efeito óbvio na resistência ao cisalhamento interlaminar, resistência à flexão e resistência à tração dos compósitos de fibra de carbono. Alguns estudos indicam que a porosidade crítica que causa uma diminuição nas propriedades mecânicas do material é de 1% a 4%. Quando o conteúdo de volume de poros está na faixa de 0 a 4%, para cada aumento de 1% no conteúdo de volume de poros, a resistência ao cisalhamento interlaminar diminui em aproximadamente 7%. Estudos em laminados de resina epóxi de fibra de carbono e resina bismaleimida de fibra de carbono mostram que, quando a porosidade excede 0,9%, a resistência ao cisalhamento interlaminar começa a diminuir. Testes mostraram que os poros são distribuídos principalmente entre os feixes de fibra e nas interfaces interlaminares. Além disso, quanto maior o conteúdo de poros, maior o tamanho dos poros, o que reduz significativamente a área da interface interlaminar no laminado. Quando o material é tensionado, é propenso à falha interlaminar, razão pela qual a resistência ao cisalhamento interlaminar é relativamente sensível aos poros. Além disso, os poros são áreas de concentração de tensão com baixa capacidade de suporte de carga. Quando tensionados, os poros se expandem para formar rachaduras longas, levando a danos.
Mesmo dois laminados com a mesma porosidade (usando diferentes métodos de pré-impregnação e métodos de fabricação no mesmo ciclo de cura) exibem comportamentos mecânicos completamente diferentes. Os valores específicos da diminuição das propriedades mecânicas com o aumento da porosidade variam, mostrando que o impacto da porosidade nas propriedades mecânicas tem grande dispersão e baixa repetibilidade. Devido à inclusão de muitos fatores variáveis, a influência dos poros nas propriedades mecânicas dos laminados compósitos é uma questão complexa. Esses fatores incluem: a forma, tamanho e posição dos poros; as propriedades mecânicas das fibras, matriz e interfaces; e cargas estáticas ou dinâmicas.
Comparado com a porosidade e a relação de aspecto dos poros, o tamanho e a distribuição dos poros têm um impacto maior nas propriedades mecânicas. Foi descoberto que poros grandes (área > 0,03 mm²) têm um efeito adverso nas propriedades mecânicas, o que é atribuído à influência dos poros na propagação de rachaduras na área rica em resina interlaminar.
Propriedades Físicas
A fibra de carbono combina a forte resistência à tração dos materiais de carbono e a processabilidade suave das fibras, tornando-a um novo material com excelentes propriedades mecânicas. A resistência à tração da fibra de carbono é de aproximadamente 2 a 7 GPa, e o módulo de tração é de cerca de 200 a 700 GPa. A densidade é de aproximadamente 1,5 a 2,0 gramas por centímetro cúbico, que, além de estar relacionada à estrutura da fibra precursora, é determinada principalmente pela temperatura do tratamento de carbonização. Geralmente, após o tratamento de grafitização em alta temperatura a 3000°C, a densidade pode atingir 2,0 gramas por centímetro cúbico. Além disso, é muito leve, com um peso específico mais leve que o alumínio, menos de 1/4 do aço e uma resistência específica 20 vezes maior que a do ferro. O coeficiente de expansão térmica da fibra de carbono é diferente do de outras fibras, e possui a característica de anisotropia. O calor específico da fibra de carbono é geralmente 7,12. A condutividade térmica diminui com o aumento da temperatura: é negativa na direção paralela à fibra (0,72 a 0,90) e positiva na direção perpendicular à fibra (32 a 22). A resistência específica da fibra de carbono está relacionada ao tipo de fibra. A 25°C, a resistência específica da fibra de carbono de alto módulo é 775, e a da fibra de carbono de alta resistência é 1500 por centímetro. Isso faz com que a fibra de carbono tenha a maior resistência específica e módulo específico entre todas as fibras de alto desempenho. Comparada com materiais metálicos como titânio, aço e alumínio, a fibra de carbono possui as características de alta resistência, alto módulo, baixa densidade e pequeno coeficiente de expansão linear em termos de propriedades físicas, e pode ser chamada de "rei dos novos materiais".
Além de possuir as características dos materiais de carbono em geral, a fibra de carbono possui flexibilidade anisotrópica significativa em sua aparência e pode ser processada em vários tecidos. Além disso, devido ao seu baixo peso específico, exibe alta resistência ao longo da direção do eixo da fibra. Os compósitos de resina epóxi reforçados com fibra de carbono possuem o índice abrangente mais alto de resistência específica e módulo específico entre os materiais estruturais existentes. A resistência à tração dos compósitos de resina de fibra de carbono é geralmente superior a 3500 MPa, que é de 7 a 9 vezes maior que a do aço, e o módulo elástico de tração é de 230 a 430 GPa, que também é maior que o do aço. Portanto, a resistência específica do CFRP, ou seja, a razão entre a resistência do material e sua densidade, pode atingir mais de 2000 MPa, enquanto a resistência específica do aço A3 é de apenas cerca de 59 MPa, e seu módulo específico também é maior que o do aço. Comparado com a fibra de vidro tradicional, seu módulo de Young (uma grandeza física que representa as propriedades de tração ou compressão de um material dentro do limite elástico) é mais de três vezes maior que o da fibra de vidro; em comparação com a fibra Kevlar, seu módulo de Young é cerca de duas vezes maior. Testes em laminados de resina epóxi de fibra de carbono mostram que, à medida que a porosidade aumenta, tanto a resistência quanto o módulo diminuem. A porosidade tem um grande impacto na resistência ao cisalhamento interlaminar, resistência à flexão e módulo de flexão; a resistência à tração diminui relativamente lentamente com o aumento da porosidade; o módulo de tração é menos afetado pela porosidade.
A fibra de carbono também possui excelente finura (uma das expressões de finura são os gramas de fibra com 9000 metros de comprimento), geralmente apenas cerca de 19 gramas, e a força de tração é de até 300 kg por mícron. Poucos outros materiais possuem uma série de propriedades excelentes como a fibra de carbono, por isso é utilizada em campos com requisitos rigorosos de tenacidade, rigidez, peso e características de fadiga. Quando não entra em contato com o ar e oxidantes, a fibra de carbono pode suportar altas temperaturas acima de 3000°C, com excelente resistência ao calor. Comparada com outros materiais, a resistência da fibra de carbono começa a diminuir apenas quando a temperatura é superior a 1500°C, e quanto maior a temperatura, maior a resistência da fibra. A resistência radial da fibra de carbono não é tão boa quanto sua resistência axial, por isso a fibra de carbono é sensível à força radial (ou seja, não pode ser amarrada), enquanto as propriedades do bigode de outros materiais já diminuíram significativamente. Além disso, a fibra de carbono possui boa resistência a baixas temperaturas; por exemplo, não se torna quebradiça à temperatura do nitrogênio líquido.
As propriedades químicas da fibra de carbono são semelhantes às do carbono. Exceto por ser oxidável por oxidantes fortes, é inerte a álcalis em geral. Quando a temperatura no ar é superior a 400°C, ocorre oxidação óbvia, gerando CO e CO₂. A fibra de carbono possui boa resistência à corrosão a solventes orgânicos, ácidos e álcalis em geral, sendo insolúvel e não inchando, com excelente resistência à corrosão, e não há nenhum problema de ferrugem. Alguns estudiosos imergiram fibra de carbono à base de PAN em uma forte solução alcalina de hidróxido de sódio em 1981, e mais de 30 anos depois, ela ainda mantém sua forma de fibra. No entanto, sua resistência ao impacto é fraca e é facilmente danificada. Sofre oxidação sob a ação de ácidos fortes. A força eletromotriz da fibra de carbono é positiva, enquanto a da liga de alumínio é negativa. Quando os compósitos de fibra de carbono são usados em combinação com ligas de alumínio, podem ocorrer fenômenos de carbonização de metais, carburização e corrosão eletroquímica. Portanto, a fibra de carbono deve passar por tratamento de superfície antes do uso. A fibra de carbono também possui propriedades como resistência a óleo, resistência à radiação, resistência a rádio, absorção de gases tóxicos e desaceleração de nêutrons.
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