Miért válik a szénszálas filc a nagy teljesítményű anyagok preferált választásává a különböző területeken
Szénszál érez , a könnyű súly, a magas hőmérséklet -ellenállás és a nagy szilárdság kompozit tulajdonságaival a környezetvédelem, az energia, az űrrepülés és más területek hagyományos anyagának kulcsfontosságú alternatívájává vált. Alapvető előnyei az egyedi szerkezetéből és összetételéből fakadnak: a rendellenes, összefonódott szénszálak által képződött porózus hálózat nemcsak maguknak a szénszálak nagy szilárdságát tartja fenn (a szakítószilárdság akár 3000 mPa vagy annál több), hanem kiváló légáteresztőképességgel és adszorpcióval is rendelkezik porozitása miatt (általában 40%-80%). A súlyt illetően a szénszálas filc sűrűsége mindössze 1,6–2,0 g/cm3, kevesebb mint egynegyede az acélból, ám ez ellenáll a 2000-es ℃ feletti hőmérsékleteknek, messze meghaladva a fém anyagok hőállósági határát. Ez a tulajdonság alkalmassá teszi a magas hőmérsékletű szűrési alkalmazásokra (például az ipari kemencék füstgáz-kezelésére), ahol elviselheti a magas füstgáz hőmérsékleteit, miközben a részecskéket a porózus szerkezetén keresztül elfogja. Az energiaágazatban, ha akkumulátor -elektróda -szubsztrátként használják, egyidejűleg kielégíti a vezetőképesség és az elektrolit permeabilitás igényeit. Ezenkívül a szénszálas filc rendkívül erős kémiai stabilitást mutat, és alig reagál savakkal vagy lúgokkal, kivéve néhány erős oxidánsot, így alkalmassá teszi a korróziós környezetben történő hosszú távú használatra. Az alternatív anyagokhoz képest, mint például az üvegszálas filc, jobb fáradtság-ellenállással rendelkezik, és kevésbé hajlamos az ismételt stressz utáni öblítésre és törésre, így pótolhatatlan helyzetet foglal el a csúcskategóriás alkalmazásokban, mind a teljesítményt, mind a hosszú élettartamot.
A szénszál hatékonyságvizsgálata és alkalmazása magas hőmérsékletű füstszűrés során
A magas hőmérsékletű füstszűrési forgatókönyvekben, mint például az ipari kemencék és a hulladékégetés, a szűrési hatékonyság és a szénszálas stabilitás stabilitása standardizált tesztekkel kell ellenőrizni. Az általánosan alkalmazott tesztelési módszer a „magas hőmérsékletű füstgáz-szimulációs kísérlet”: rögzítsen egy 5-10 mm vastag szénszálas filcmintát egy szűrőberendezésben, vezessen be szimulált füstgázt, amely részecskéket tartalmaz, amelynek átmérője 0,1-10 μm (hőmérséklet 800-1200 ℃-re, áramlási sebesség 1,5-2 m/s), és mérje meg a részecskekoncentrációt a szűrés előtt és a szűrés után. A minősített standard az, hogy a 0,3 μm -nél nagyobb részecskék szűrési hatékonysága ≥99%, és a szűrési ellenállás növekedése nem haladja meg a kezdeti érték 30% -át. Gyakorlati alkalmazásokban a kezelési módszereket a füstgáz-összetétel szerint kell kiválasztani: savas gázokat (például kénsav-ködt) tartalmazó füstgáz esetén a szilánnal kezelt szénszálas filc-t kell használni a korrózióállóság fokozására a felületmódosítás révén; Az olajos részecskéket tartalmazó forgatókönyvek esetében a filc testét hidrofób bevonattal kell kezelni, hogy elkerüljék a pórus elzáródását. A telepítés során a szénszálas érezést redős szűrőzsákokká kell készíteni, hogy növeljék a szűrési területet, miközben csökkentik a levegő ellenállását, a szűrőzsákok közötti 10-15 cm távolságra a füstgáz egyenletes áthaladásának biztosítása érdekében. Használat során a magas hőmérsékletű háttámasz tisztítást (200-300 ℃ sűrített levegőt használva a fordított tisztításhoz) 3-6 havonta kell elvégezni, hogy eltávolítsák a felületre rögzített részecskéket és fenntartsák a szűrés hatékonyságának stabilitását.
A korrózióállóság összehasonlító elemzése a szénszálas filc és az üvegszál közötti filcek között
A korrózióállóság különbség a szénszálas filc és az üvegszálas filc között elsősorban tükröződik a kémiai stabilitásban és a környezeti alkalmazkodóképességben, és a kiválasztásnak a felhasználási forgatókönyv közepes jellemzőin kell alapulnia. Savas környezetben (például ipari szennyvízkezelés pH 2-4) a szénszálas filc jelentős előnyöket mutat: fő alkotóeleme a szén, amely erős kémiai inertitással rendelkezik. Ha a nem oxidáló savakkal, például a sósavval és a kénsavval való hosszú távú érintkezésben, akkor a súlycsökkentési sebesség évente kevesebb, mint 1%, míg az üvegszálas filc (szilícium-dioxidot tartalmazó) savval korrodálódik a szilícium-oxigén kötés miatt, és a felületet krétakor mutatják. Lúgos környezetben (például a pH 10-12-es füstgáz-desulfurizációs rendszerekben) a kettő korróziós rezisztenciája viszonylag hasonló, de a szénszálas filc jobb empbritációs képességgel rendelkezik-az üvegszál érezte, hogy az erőteljes lúgos érzés hosszú távú hatása alatt fokozatosan elveszíti a szilárdságát, és inkább a 80%-ot érheti el, és hajlamos a 80%-os törésre. Fluoridokat tartalmazó környezetek esetén (például hulladékgázkezelés alumínium növényi elektrolitikus sejtekben), a szénszálas filc toleranciája jóval jobb, mint az üvegszálas filc, mivel a fluorid -ionok szilíciummal reagálnak szilícium -fluoridgázt, ami anyagi lebomláshoz vezet, míg a szénszálak nem reagálnak rá. Ezenkívül a szerves oldószerekben (például toluol és aceton) alig befolyásolja a szénszálas filcet, míg az üvegszál gyanta bevonat oldható, ami laza szerkezetet eredményez.
A szénszálas filc akkumulátor -elektróda -szubsztrátok feldolgozási és vágási technológiájának kulcsfontosságú pontjai
Amikor a szénszálas érezést az akkumulátor elektróda -szubsztrátokká alakítja, a vágási pontosság és a felületkezelés közvetlenül befolyásolja az elektród teljesítményét, és megköveteli a folyamat részleteinek szigorú ellenőrzését. A vágás előtt a szénszálas érezést előre kell kezelni: fektesse le azt a környezetben, amelynek hőmérséklete 20-25 ℃, és a páratartalom 40% -60% 24 órán keresztül, hogy kiküszöbölje az anyag belső stresszét, és elkerülje a vágást a vágás után. A vágáshoz lézervágó gépeket kell használni, 50-80W-ra beállítva a lézerteljesítményt és a vágási sebességet 50-100 mm/s. Ez a módszer elkerülheti a mechanikus vágás által okozott élszál -leeresztést, és ugyanakkor a vágóélet azonnal magas hőmérsékleten megolvasztják, hogy sima lezárt élt képezzenek, csökkentve ezzel a rost szennyeződések szennyeződését. A vágási méret hibáját ± 0,1 mm -en belül kell szabályozni, különösen a laminált akkumulátorokban használt szubsztrátok esetében. A túlzott méretbeli eltérés rossz elektróda igazításhoz vezet és befolyásolja a töltés-ürítés hatékonyságát. A vágás után felszíni aktiválási kezelésre van szükség: áztassa a szénszálakat 5% -10% salétromsav-oldatban, kezelje 60 ℃-en 2 órán át, vegye ki és öblítse le ionmentes vízzel, amíg semleges. Szárítás után a felületi hidroxilcsoportok száma több mint 30%-kal növelhető, javítva a kötési erőt az elektróda aktív anyagokkal. A kezelt szubsztrátot 48 órán belül elektródákkal kell bevonni, hogy elkerüljék a felületi aktivitás lebomlását a hosszú távú expozíció miatt.
Befolyásolja a szénszálas törvényt, a szigetelő réteg vastagságát a hőszigetelés hatására
Amikor a szénszálas filc-t használják a magas hőmérsékletű berendezés szigetelő rétegeként, a vastagság és a hőszigetelés hatása közötti kapcsolat nemlineáris, és azt a berendezés működési hőmérséklete szerint tudományosan kell megtervezni. A szobahőmérséklettől 500 ℃ -ig terjedő tartományban a hőszigetelő hatás szignifikánsan javul a vastagság növekedésével: amikor a vastagság 5 mm -ről 20 mm -re növekszik, a hővezetőképesség 0,05 W/k -ről (m · k) 0,02 W/(m · k) -re csökken, és a hőszigetelés teljesítménye 60%-kal növekszik. Ha a hőmérséklet meghaladja a 800 ℃-t, akkor a vastagság hatása a termikus szigetelő hatásra gyengül-amikor 20 mm-ről 30 mm-re növekszik, a hővezetőképesség csak 5%-8%-kal csökken, mivel a hő sugárzás magas hőmérsékleten a fő hőátadási mód lesz, és a vastagság egyszerűen történő növelése korlátozott hatással van a sugárzás hőátadásának csökkentésére. Gyakorlati alkalmazásokban a kompozit struktúrákat a munkahőmérséklet szerint kell kiválasztani: egyrétegű szénszálas filc 500 ℃ alatt használható, 10-15 mm vastagsággal; A 800-1200 ℃ esetében a „szénszálas filc-fényvisszaverő réteg” kompozit szerkezetére van szükség, azaz minden 10 mm-es szénszálas filchez egy alumíniumfólia-fényvisszaverő réteggel illeszkedik, amely a reflektív réteget használja a hő sugárzás blokkolására. Ebben az időben a 20-25 mm-en vezérelt teljes vastagság elérheti az ideális hatást, és a túlzott vastagság növeli a berendezés terhelését. A telepítés során gondoskodni kell arról, hogy a szigetelő réteg zökkenőmentes legyen, 5-10 mm-es átfedéssel az ízületeknél, és magas hőmérsékletű ellenálló szálvarrással rögzítve, hogy megakadályozzák a forró levegő áthatolását a réseken.
Megvalósítási módszerek a szénszál erősségének javítására kémiai kezelésen keresztül
A kémiai kezelés révén érezhető szénszál erősségének fokozása érdekében impregnálási folyamatot kell alkalmazni az általános szerkezet megerősítésére, a szálak közötti gyenge kötési erőre irányulva. Egy általánosan alkalmazott módszer a gyanta impregnálási kezelés: Válassza ki a magas hőmérsékletű ellenálló epoxi gyantát (hőmérsékleti ellenállás ≥200 ℃), keverje össze a gyógyítószerrel 10: 1 arányban, adjon hozzá egy megfelelő mennyiségű acetont, hogy biztosítsa az 500-800 mPa · s viszkozitását (-0.0.0.0. hogy a gyanta teljesen behatol a pórusokba. Vegye ki, és nyomja ki egy hengerrel, hogy a gyanta tartalmát a filc tömegének 30–40% -ára irányítsa (a túlzott súly növeli a súlyt, míg az elégtelen korlátozza az erősítő hatást), majd előzetesen szárítsa meg egy kemencében 120 ℃-ben 1 órán át, majd melegítse a 2 órás kikeményedéshez, hogy a széntartókhoz rögzítsük a széntartókat. A kezelés után a szénszálas filc szakítószilárdsága 50%-80%-kal növelhető, és a könny-ellenállás jelentősebben javul. A nagyobb szilárdság igényeit igénylő forgatókönyvek esetén a szén nanocsövek módosítási kezelését lehet használni: áztassa a szénszálas érzetet egy szén nanocsövek diszperziójában (koncentráció 0,5%-1%), 30 percig végezzen ultrahangos kezelést, hogy a szén nanocsövek ragaszkodjanak a rostfelülethez, majd 800 ℃-en 2 órán át karbonizálódjanak az inert gáz védelme alatt. A szén nanocsövek „áthidaló” struktúrát képeznek a szálak között, tovább javítva az szilárdságot, miközben megtartják az anyag magas hőmérsékleti ellenállását. A kezelt szénszálas filcnek szilárdsági tesztelésen kell lennie annak biztosítása érdekében, hogy a szakítószilárdság ≥ 50 mPa, megfeleljen a szerkezeti csapágy követelményeinek.
Előző
