مهندسی نساجی گیلان:. گیل تکس

سایت تخصصی نساجی و پوشاک

مهندسی نساجی گیلان:. گیل تکس

سایت تخصصی نساجی و پوشاک

تاریخچه ی تولید الیاف کربن:

: تاریخچه ی تولید الیاف کربن:
سابقه ی استفاده از الیاف کربن به اینکه اولین بار توماس ادیسون این الیاف را در لامپ های روشنایی مورد استفاده قرار داد بر می گردد. در آن زمان این الیاف را از کربونیزه کردن نوعی نی به نام Bamboo و رایون تولید می کردند . ادیسون در سال 1888 این حالت را به عنوان کربن ادیسون به ثبت رسانید و از آن به عنوان تار درون لامپ برق استفاده کرد . بهترین نوع الیاف کربنی از چوب بامبوی کربنی تولید شده ، و لامپ های ساخته شده از آن ، طول عمری چندین صد ساعته داشت . ( امروزه عمر تقریبی لامپ ها در حدود 1000 ساعت می باشد ) . سه سال بعد ، یعنی در سال 1883 ، Swan برای نخستین بار فیلامنت مصنوعی و سبک کربن را با عبور دادن محلول نیترات سـلولز که از روزنه های ریزی بیـرون می آمد ( رشته ساز امروزی ) در استیـک اسـید و در حمام انعـقاد محتوی الکل بدست آورد [ 42 ] . تاریخ الیاف مصنوعی با آزمایشات Swan آغاز می شود . دو مرد ، ادیسون و سوان ، توانستند لامپی بسازند که عملاً از الکتریسیته نور تولید شود . این هر دوی آنان زمانی توانستند به این مهم دست یابند که به مهمترین ماده ی آن روز یعنی تار کربنی دسترسی پیدا کرده بودند. بدان علت که کاربرد الیاف کربن در لامپ های الکتریکی به سبب مزیت فیلامنت های تنگستن شناخته نشد ، قریب به 80 سال از تولید این الیاف مصنوعی – الیاف کربن – گذشت تاکاربرد صنعتی بیابد. در واقع ، استفاده از کربن تا سال 1907 ، زمانی که تارهای تنگستن عرضه شد ، ادامه یافت و وقتی کارایی این تار در تبدیل الکتریسیته به نور به ا ثبات رسید ، به تدریج جای تار کربنی را گرفت و تا به امروز نیز همچنان ادامه یافت . بدون توجه به رشته های طلا و نقره ، تارهای کربن نخستین تارهای ساخت دست بشر بوده که کاربردی واقعی پیدا نموده و امروزه ، یعنی یک صد سال بعد نیز با تعدیلاتی چند به عنوان جدیدترین انواع لیفهای مصنوعی در اختیار انسان قرار گرفته و همچنان دررابطه بابهبود وضعیت آن ، به پیش می رود .
-2- مواد اولیه ی مختلف جهت تهیه الیاف کربن :
الیاف کربن از مواد مختلفی ممکن است تهیه شود که در ذیل به آنها اشاره می شود :
الف ) حالت گازی : همچون هیدروکربنها و ترکیبات آلی فلزات واسطه :
ب) حالت مایع : همچون قیر (pitch)
ج) حالت جامد : الیاف پلیمری همچون :
1) الیاف سلولزی ویسکوزریون
2) پلی وینیل الکل (پی . وی . ای)
3) پلی بنزن آمید ( پی . وی . ای)
4) پلی بوتادین
5)پلی سیانوژن
6 ) پلی وینیل کلراید (پی . وی . سی)
7 ) پلی اکریلونیتریل (پی . ای . ان) [11]
1-3- تولید الیاف کربن از پلی اکریلو نیتریل ( PAN ):
PAN شاید بهترین ماده ی اولیه ای باشد که برای تولید الیاف کربن مورد استفاده قرار می گیرد . آرایش یافتگی بالا ، بالا بودن نقطه ی ذوب و ویژگیهای دیگر ، نقاط قوتی برای این ماده محسوب می شود.
همانطور که می دانیم وجود گروه نیتریل در ترکیب اکریلو نیتریل ، ماهیت قطبی را سبب شده و همین امر نشان می دهد که جهت انجام پلیمریزاسیون می بایست ا ز حضور یک رادیکال آزاد یا یک شروع کننده با بار منفی بهره جست . افزایش ماهیت قطبی بودن که با وجود گروههای نیتریل پدید می آید باعث افزایش پیوندهای جانبی قطبی ، بالا رفتن نقطه ذوب ، حلالیت فقط در حلالهای یونی و در نهایت مناسب تر بودن برای تولید الیاف کربن می گردد . اما از طرفی وجود این فعل و انفعالات قطبی باعث جلوگیری از کریستالی شدن و ایجاد نوعی جمع شدگی می شود که این حالت در حین عملیات حرارتی رخ خواهـد داد . در واقع این جمـع شـدگی PANدر نهـایت نتیـجه ی مطلوبی را نخواهد داشت چرا که آرایش یافتـگی منـاسبی ایـجاد نگـشته پس لیـف کربنی با خـواص مکانیـکی پاییـن تولیـد خواهـد شد . لـذا به نوعی می بایست جلوی این جمع شـدگی را گرفت تا نتیجه ی مطلوب حاصل شود . با انجام آزمایشـات مخـتلف این فرضـیه ثابت گشت و متوجه شـدند در صـورت ممـانعت از جمع شـدگی ، خـواص مناسب مکانـیکی را برای الیـاف کربن در انتهای پروسه ، خواهند داشت .
1-3-1- علل ترجیح الیاف PAN جهت تولید الیاف کربن
امروزه اصلی و مهمترین ماده ی اولیه برای ساخت الیاف کربن , الیاف PAN می باشد و دلایل آن عبارتند از :
الف ) ساختمان الیاف PAN به نحوی است که اجازه می دهد پیرولیز حرارتی با سرعت بیشتری انجام شود بدون اینکه تغییری در آرایش مولکولی اولیه ی الیاف ایجاد شود .
ب) الیاف PAN قادرند تا طی ریسندگی تا 800% کشیده شوند . بزرگترین مزیت PAN در این است که قبل از پلاستیکی شدن در دمای حدود oC 180 قادر است که آرایش مولکولی بهتری را پذیرا باشد که این امر برای دست یافتن به الیاف کربن مناسب ، حیاتی می باشد .
ج) الیاف PAN در مقایسه با مواد اولیه ی دیگر از میزان کربن بیشتری بهره مند می باشد که مقدار کربن حدود 55% وزنی این الیاف است .
د) ضمناً تفـاوت اسـاسی این الیـاف با الیـاف رایون در آن است که ازPAN یک سـاختار نردبانی در مرحــله ی مقدماتی عملیات حرارتی – که الیاف طی آن تحت کشش هستند – ایجاد می شود و این جهتیابی اساساً در همه ی مراحل تولید نیز حفظ می شود
مدیر سایت دوشنبه 13 دی‌ماه سال 1389 ساعت 12:55 ب.ظ
نظرات 0 + ارسال نظر
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)
ایمیل شما بعد از ثبت نمایش داده نخواهد شد