Framfarir í kynningu á siðmenningu þriggja afkastamikilla trefjaefna

Framfarir í kynningu á siðmenningu þriggja afkastamikilla trefjaefna

Afkastamikil trefjar hafa sterka mótstöðu gegn líkamlegum áhrifum eins og ljósi, rafmagni, hita og krafti frá umheiminum, auk efnafræðilegra áhrifa eins og oxunarefni, sýrur og basa, þannig að trefjarnar hafa mikinn styrk, hár stuðull, háhitaþol og logavarnarefni. Afkastamiklum trefjum má skipta í lífrænar trefjar og ólífrænar trefjar. Lífrænar trefjar innihalda: aramíð trefjar, pólýetýlen trefjar með ofurmólþunga, pólýfenýlen súlfíð trefjar osfrv .; Ólífrænar trefjar innihalda aðallega: koltrefjar, keramiktrefjar osfrv., þar af koltrefjar, aramíðtrefjar og pólýetýlen trefjar með ofurmólþunga eru þrjár helstu trefjar. Trefjar eru enn á hraðri þróun og hafa smám saman farið í mikið tímabil tækninýjungar og samkeppni; eftirspurn á heimsmarkaði er að aukast og framleiðendur halda áfram að kanna notkunarsvið. Þróa markaðshæfar nýjar vörur til að ná samkeppnisforskoti.

Sem stendur eru afkastamikil trefjar á stigi öflugrar þróunar og ýmsar vörur (samsett efni, reipi osfrv.) eru einnig notaðar á sviði hernaðariðnaðar, geimferða, siglinga, byggingarverkfræði, textíl og fatnaðar. Þessi rannsókn kynnir og greinir ýmsar hagræðingaraðferðir fyrir þrjár helstu hágæða trefjar og vefnaðarvörur með tilliti til kostnaðarlækkunar, hagnýtra aukningar og virðisaukandi aukningar til að efla þróun hágæða vefnaðarvöru í hágæða vörur sem hægt er að deila. samfélaginu og óbreyttum borgurum.

1. Koltrefjar

Koltrefjar eru trefjakennt kolefni sem byggir á efni sem samanstendur af lagskiptum grafítkristöllum sem er staflað í axial átt. Það hefur framúrskarandi vélræna eiginleika og létta eiginleika. Eftir áratuga þróun hefur viðskiptaleg notkun koltrefja breiðst út til margra hátæknisviða.

1.1 Framleiðslutækni

Sem stendur eru um það bil 90 prósent af koltrefjum í atvinnuskyni framleidd úr pólýakrýlonítríl (PAN). Hefðbundnar iðnaðar PAN-undirstaða koltrefjar eru dýrar og takmarkaðar í framleiðslu, sem gerir það erfitt að ná vinsældum í stórum stíl. Til að draga úr kostnaði eru ódýrt textílgæða PAN og endurnýjanlegt lignín notað sem undanfaraefni fyrir koltrefjaframleiðslu.

Jiang o.fl. Með því að nota blautsnúningaaðferð til að undirbúa undanfaratrefjar úr hveiti strá ligníni og textíl akrýl trefjum sem hráefni getur dregið úr framleiðslukostnaði koltrefja; Vegna mikils varmaviðbragðshitastigs ligníns getur það einnig gert lignín/PAN blönduð trefjar bættan hitastöðugleika. Huang og teymi hans notuðu málmlaust guanidínhýdróklóríð til að breyta textílakrýltrefjum, sem gerir foroxunarferlinu kleift að fara fram við lægra hitastig, sem lækkar framleiðslukostnað. Á sama tíma er fjölliða uppbyggingin sem myndast við hringrásarviðbrögð nítrílhópsins við lágt hitastig stöðugri, þannig að kolefnistrefjar hafa betri vélrænni eiginleika. UV geislun á PAN trefjum sem innihalda ljósvaka fyrir foroxun getur aukið hringrásarhvarfshraðann og stytt oxunartímann. Rannsókn Jo o.fl. Það kom í ljós að það að geisla textíl-gráðu PAN trefjar án photoinitiator með UV ljósi getur einnig í raun stuðlað að foroxunarferlinu, sem tekur aðeins 30 mínútur. Rafspinning með einföldu ferli er besta leiðin til að undirbúa kolefni nanófrefja (CNF), ferlið sem fer mjög eftir forverum eins og PAN, beki og ligníni. Chen o.fl. Bagasse var einsleitt esteraður með því að nota sýruanhýdríð og síðan blandað saman við PAN til rafspinningar til að útbúa CNFs. Esterað bagass hjálpar til við að halda nituratómum CNF og bætir þar með varmastöðugleika, rafleiðni og yfirborðsvirkni trefjanna.

Það má sjá að, hvort sem það er hefðbundin blautspinning eða ný rafspinning, þá liggur lykillinn að því að draga úr kostnaði við framleiðslu koltrefja í hráefnum og ferlum. Rannsóknin beinist að vali, breytingum og ferlahagræðingu á kolefnisbundnum forefnisefnum. Samlagning og frádráttur. Til þess að ná ódýrri fjöldaframleiðslu þarf auðvitað líka að auka framleiðni.

1.2 Skyggingartækni

Mikil kristöllun og efnafræðileg tregða koltrefja gerir það erfitt að lita með hefðbundnum litarefnum eða litarefnum. Ljósmyndandi kristallar eru rafræn efni sem er reglulega raðað í geimnum með því að nota efni með mismunandi brotstuðul. Það hefur ljóseindabandsbil og getur valið endurspeglað ljóseindir með ákveðinni bylgjulengd og endurkasta ljósið dreifist á yfirborð kristalsins, sem leiðir til litar. Hægt er að útbúa litaðar koltrefjar með því að setja saman dreifðar hlaðnar nanóagnir á yfirborði koltrefja með rafhleðslu, en vélræn ending er ófullnægjandi í hagnýtri notkun. Niu o.fl. ZnO og Al2O3 lög með stórum ljósbrotsstuðul birtuskil voru notuð sem reglubundin íhlutir og sett á yfirborð plasma virkra koltrefja með atómlagsútfellingartækni. Undirbúnar marglitar koltrefjar hafa framúrskarandi vélrænan stöðugleika og þvott. kyn. Við dreifðar birtuskilyrði geta slétt vefnaðarefni úr trefjum sýnt hornóháða endurskinseiginleika og lit.

1.3 Hagnýtur tækni

1.3.1 Sveigjanleg trefjar rafskaut

Með hraðri þróun klæðanlegrar tækni hefur rannsóknavinna á rafrænum snjalltextílum batnað verulega á undanförnum árum. Rannsóknir og þróun samsvarandi rafeindahluta hefur smám saman skipað sess. Til dæmis eru dúkur sem byggjast á koltrefjum eins og er vinsæl sveigjanleg rafskautsefni; Hins vegar hefur sveigjanleiki og frábær frammistaða slíkra rafskauta verið mikilvægt atriði í þróun snjalls textíls. Li o.fl. KOH-húðaða bómullarefnið var kolsýrt með kraftmiklu sniðmátsbrennsluferli, sem stuðlaði að myndun lagskiptrar skipaðrar porous uppbyggingu á trefjaveggnum. Framleidda koltrefjaefnin hafa framúrskarandi vélrænan styrk og hægt að nota sem rafþétta rafskaut. Það eru aðrar aðferðir til að þróa ofurrýmd koltrefjaefni rafskaut, svo sem sértæka efna ætingu og rafefnafræðilega afhúðun á nikkel nanóögnum til að búa til fjölskala svitahola og hvarfgjarna hópa í dúkum, og heteróatómbreytingar á koltrefjaefnum. Að auki hafa CNFs góða rafleiðni og stórt tiltekið yfirborð, sem hefur mikla möguleika í notkun rafeindatækja. Levitt o.fl. Tvívíddar umbreytingarmálmkarbíðinu Ti3C2Tx var blandað í PAN-lausn, fylgt eftir með rafsnúningi til að útbúa nanófrefjamottur úr kolefni. Rýmd samsettra rafskauta sem þannig eru framleidd er hærri en hreinar koltrefja. Að bæta við Ti3C2Tx bætir rafefnafræðilega frammistöðu samsetta rafskautsins. Leiðni og ending eru einnig sterkari.

1.3.2 Sveigjanlegir skynjarar

Með því að bæta lýðheilsuvitund og bæta búnaðarkröfur á sérstökum sviðum eru snjall vefnaðarvörur smám saman samþættar í eftirlitskerfi læknishjálpar og eftirlits. Einn af lykilþáttunum er skynjarinn. Azizhani o.fl. Kísilgúmmíið til að herða við herbergishita er valið sem fylkið og hakkað kolefnistrefjar eru notaðar sem leiðandi efni til að undirbúa viðnámsþreytuskynjarann, sem hefur mikla næmni á bilinu álagsmagni allt að 25 prósent; batatími þess er innan við 15 sek. Þegar þessi tegund af skynjara er notuð til að fylgjast með mönnum getur það tryggt merkjastöðugleika og sterkan skynjunarafköst. Sömuleiðis gerir hið mikla næmni og teygjanleika piezoresistive hakkaðs koltrefja/pólýdímetýlsiloxan samsettra skynjara [18] það hentugt fyrir álagsskynjun í mismunandi forritum, svo sem hreyfingu manna, hrukkum á efni osfrv. Hins vegar þarfnast frekari endurbóta á þessari tegund skynjara. Piezoresistive eiginleikar þess eru viðkvæmir fyrir álagsbyggingunni. Of mikið álag sem er beitt mun valda vandamálum eins og minni næmi og seinkun á piezoresistive rofi.

2. Aramid trefjar

Fullt nafn aramíð trefja er arómatísk pólýamíð trefjar, sem hefur kosti þess að vera hár styrkur, hár stuðull, lítill þéttleiki, slitþol, höggþol og framúrskarandi einangrun. Vegna mismunandi tengistaða amíðtengisins og bensenhringsins er munur á sameindabyggingu aramids, sem oft má skipta í para-aramid, meta-aramid og aramid III.

2.1 Framleiðslutækni

Á undanförnum árum hafa aramid trefjar heima og erlendis smám saman náð mikilli virðisaukandi iðnaðarframleiðslu og framleiðslan hefur aukist ár frá ári. Aramid 1414 (pólý-p-fenýlen tereftamíð, PPTA) trefjar, ein aðalvaran, er lykilatriði í eftirliti með gæðum fullunninnar vöru meðan á spunaferlinu stendur. Chen Zhourong framkvæmdi framleiðsluferlisrannsókn á þessu: að bæta við vatni og antistatic efni til að formeðhöndla PPTA trefjar til að draga úr stöðurafmagni; notaðu strokka og doffer tæki með lítilli tanndýpt og hraðvirkum hraða til að leysa vandamálið að snúningur er viðkvæmt fyrir púðri og hnútum þegar þú kæfur. Á sama tíma skaltu stilla tónhæð tækisins til að flýta fyrir trefjaflutningi. Þróun og framleiðsla aramíðtrefja með hærri vélrænni eiginleika er verðugt rannsóknarefni til að auka notkunarsvið aramíðtrefja. Teng o.fl. Blandið PPTA í sölu við h-PPTA (PPTA með miklum mólþunga) í óblandaðri brennisteinssýru. Meðan á þurrþota-blautum snúningsferlinu stendur getur h-PPTA aukið samspil stórsameinda og framkallað stefnu stuttra PPTA keðja meðfram trefjaásnum. Togstyrkur og upphafsstuðull framleiddra aramíðtrefja er bættur. Að auki, Ren Zhongkai o.fl. Rannsóknir og undirbúningur hástyrks aramids 1313. Brotstyrkur hefðbundins aramids 1313 er lægri en aramids 1414. Með því að auka seigju spunalausnarinnar og minnka fast efni er hægt að auka mólmassa fjölliðunnar, og að bæta við breytiefnum getur aukið stefnu og uppbyggingu einsleitni trefjanna. Hækkandi hitun og hægfara þvottaaðferðin tryggir þéttleika trefjabyggingarinnar. Þessar tæknilegu endurbætur gera trefjar sterkari og endingarbetri.

2.2 Skyggingartækni

Aramid hefur þétta uppbyggingu og hátt glerhitastig, sem gerir það erfitt að lita með hefðbundnum ferlum. Þess vegna, þegar hreyfanleiki stórsameindakeðju trefjanna eykst og formlausa svæðið eykst, getur litarefnið auðveldlega farið inn í trefjar og sameinast því. Azam o.fl. Lagt er til að litunardýpt aramíðtrefja sé tiltölulega lágt á undanförnum árum, þannig að þeir nota bensýlalkóhól sem bólguefni til að hámarka litunarferli katjónískra litarefna fyrir meta-aramíð trefjar. Aramid efni hefur mikla litunardýpt og lítið styrktapi. Að auki, Kale o.fl. Yfirborð litaðra aramíðtrefja er húðað með títantvíoxíð nanóögnum til að leysa vandamálið með lélegri ljósþol litaðra aramíðtrefja. Fyrir prentun á aramid vefnaðarvöru er burðarprentun með dreifðum litarefnum góð tilraun,

2.3 Hagnýt tækni

2.3.1 Hagræðing efnisbyggingar

Rannsóknir á afkastamiklum hlífðarefnum úr aramidi hafa einnig verið þróaðar eftir því sem eftirspurnin á sviði persónulegra og iðnaðarhlífa eykst. Byggt á núningi milli garna í aramíðefni sem hefur meiri áhrif á höggþol, Moure o.fl. Vélrænni eiginleikar og núningsstuðlar garns para-aramíðefna með mismunandi uppbyggingu voru bornir saman í mismunandi lögum frá garni til byggingar. Rannsóknin leiddi í ljós að jafnvel þótt vélrænni eiginleikar garnanna séu í grundvallaratriðum þeir sömu, þá eru vélrænni eiginleikar efnanna mismunandi; þegar aramíðtrefjarnar eru samofnar á styrktarefninu í lóðréttu horni geta þær tekið á sig mikla orku, sem er stærri en venjulegt mjúkt efni. Og þegar efnið hefur hærri frásogna orkuþéttleika og núningsstuðul,

2.3.2 Frammistöðuaukning efnis

Til að bæta hagnýta frammistöðu hlífðarfatnaðar, Nayak o.fl. borið bórkarbíðhúð á aramíðefni. Þrátt fyrir að heildar gataþol efnisins sé bætt, veldur það einnig streitustyrk, sem hefur áhrif á staðbundna verndarvirkni efnisins; á sama tíma er flæði svitagufu lagsins takmarkað, sem leiðir til minni þæginda. Í ljósi vandans vegna lélegrar raka svitamyndunar og svitavirkni aramíðefna, er hægt að nota súrt kalíumpermanganat eða plasmabreytingar ásamt raka svita og svita frágangsaðferðum til að búa til skauta hópa á efnistrefjum til að bæta vætanleika trefja, og frágangur. smýgur inn og tengist trefjunum betur. Almennt séð eru fjölnota vörur vinsælli á markaðnum. Shen o.fl. Blandaða lausnin af vatnsbundnu pólýúretani, pólývínýlídenflúoríð-hexaflúorprópýlen samfjölliða og flúoralkýlsílani var húðuð á aramíðefni með dýfishúðunaraðferð og efnið sem fékkst hafði bæði endingargóða ofurvatnsfælni og efnaverndaraðgerðir. . Liu o.fl. Aramid dúkur voru gegndreyptur með skurðþykknunarvökva (STF) og húðaður með kolefnis nanórörum (CNT) með samsettu ferli, sem leiddi til samsettra efna með framúrskarandi vernd og skynjunarvirkni. Meðal þeirra eykur CNT rafleiðni og svörunareiginleika efnisins, sem hægt er að greina á áhrifaríkan hátt; viðbótin á STF gerir samsettu efninu kleift að standast meiri höggkrafta og veita sterkari vernd. Pólývínýlídenflúoríð-hexaflúorprópýlen samfjölliða og flúoralkýlsílan voru dýfð á aramíðefni og efnið sem myndast hafði bæði varanlega ofurvatnsfælni og efnavörn. . Liu o.fl. Aramid dúkur voru gegndreyptur með skurðþykknunarvökva (STF) og húðaður með kolefnis nanórörum (CNT) með samsettu ferli, sem leiddi til samsettra efna með framúrskarandi vernd og skynjunarvirkni. Meðal þeirra eykur CNT rafleiðni og svörunareiginleika efnisins, sem hægt er að greina á áhrifaríkan hátt; viðbótin á STF gerir samsettu efninu kleift að standast meiri höggkrafta og veita sterkari vernd. Pólývínýlídenflúoríð-hexaflúorprópýlen samfjölliða og flúoralkýlsílan voru dýfð á aramíðefni og efnið sem myndast hafði bæði varanlega ofurvatnsfælni og efnavörn. . Liu o.fl. Aramid dúkur voru gegndreyptur með skurðþykknunarvökva (STF) og húðaður með kolefnis nanórörum (CNT) með samsettu ferli, sem leiddi til samsettra efna með framúrskarandi vernd og skynjunarvirkni. Meðal þeirra eykur CNT rafleiðni og svörunareiginleika efnisins, sem hægt er að greina á áhrifaríkan hátt; viðbótin á STF gerir samsettu efninu kleift að standast meiri höggkrafta og veita sterkari vernd. Aramid dúkur voru gegndreyptur með skurðþykknunarvökva (STF) og húðaður með kolefnis nanórörum (CNT) með samsettu ferli, sem leiddi til samsettra efna með framúrskarandi vernd og skynjunarvirkni. Meðal þeirra eykur CNT rafleiðni og svörunareiginleika efnisins, sem hægt er að greina á áhrifaríkan hátt; viðbótin á STF gerir samsettu efninu kleift að standast meiri höggkrafta og veita sterkari vernd. Aramid dúkur voru gegndreyptur með skurðþykknunarvökva (STF) og húðaður með kolefnis nanórörum (CNT) með samsettu ferli, sem leiddi til samsettra efna með framúrskarandi vernd og skynjunarvirkni. Meðal þeirra eykur CNT rafleiðni og svörunareiginleika efnisins, sem hægt er að greina á áhrifaríkan hátt; viðbótin á STF gerir samsettu efninu kleift að standast meiri höggkrafta og veita sterkari vernd.

3. UHMWPE trefjar

Ofurhár mólþungi pólýetýlen (UHMWPE) trefjar hafa marga framúrskarandi eiginleika eins og mikinn togstyrk, háan stuðul og lágan massaþéttleika og eru óvirkar í efnafræðilegum leysum.

3.1 Framleiðslutækni

Sem stendur hefur framleiðsla á UHMWPE trefjum verið iðnvædd, en þessari stórfelldu framleiðsluaðferð er aðeins hægt að ná með hlaupsnúningi. Hins vegar notar þessi aðferð mikið magn af lífrænum leysi og veldur vandamálum umhverfismengunar með háum framleiðslukostnaði. Ferlið við bræðslusnúning (bræðslusnúningur), sem er einfalt í vinnslu, krefst ekki lífræns leysis og hefur lágan kostnað, er betri kostur. Kakiage o.fl. Samsettar bræðslusnúningar og bræðsluteikningar undirbúningsaðferðir til að bæta togstyrk UHMWPE trefja. Bræðsluteikning flýtir fyrir aukningu á línulegri kristalstefnu í trefjum. Við 145 gráður getur togstyrkur trefjanna náð 1,1 GPa við skilyrði dráttarhlutfallsins 20 og togstyrks 40/mín. Í samanburði við hlaupsnúning eru vélrænni eiginleikar UHMWPE trefja sem framleiddir eru með bræðslusnúningu mun veikari. Hins vegar, til að mæta þörfum meðalstyrks trefjamarkaðarins og textílmassamarkaðarins, duga miðlungsstyrkar UHMWPE trefjar úr ljósmengandi bræðsluspuna.

3.1 Skyggingartækni

Frá sjónarhóli niðurstreymismarkaðar UHMWPE trefja, geta UHMWPE trefjar með ríkum litum aukið virðisauka vöru, aukið markaðsumsóknir og þannig aukið samkeppnishæfni vöru. Hins vegar, vegna mikillar kristöllunar og skorts á virkum hópum UHMWPE trefja, er erfitt að lita hefðbundnar aðferðir. Ma o.fl. Tilraunir til að lita UHMWPE efni við 120 gráður og 20 MPa yfirkritískt koltvísýring (scCO2). Með auknum litunartíma og litunarstyrk er litunarhæfni UHMWPE efnis stöðugt bætt og litastyrkur efnisins er einnig bættur. Litunartíminn lengdist og lengdist. Og viðbót dekalíns sem hjálparleysis í scCO2 leiddi til meiri litauppskeru. En eftir að hafa bætt við dekalíni,