기술적 관점에서 볼 때, 왜 중국은 좋은 탄소섬유를 양산할 수 없는가?
기본 개념:
탄화와 흑연화란 무엇입니까?
탄화는 유기섬유가 고온에서 분해되어 수소 산소 질소 등 소분자를 방출하여 결국 탄소를 남기는 과정이다. 이는 탄소 비율을 늘리는 과정으로, 일부 문헌에서는 탄소 비율을 92% 로 늘린 뒤 탄소섬유라고 한다.
흑연화는 탄소 재료의 탄소 원자가 고온에서 재정렬되어 점차 완벽한 6 원 메쉬로 향하는 과정이다. 탄소 섬유 내부에서는 탄소 원자의 원래 무질서한 배열 순서가 규칙적으로 배열된 무질서한 흑연 구조로 점차 향하는 과정이다.
탄소섬유를1500 C 로 가열합니다. 이 과정이 탄소가 모이는 과정이라면 탄화라고 합니다. 이 온도에서 탄소가 더 이상 모이지 않고 고정 비율을 유지하는 것이 아니라 탄소 원자의 배열이 규칙적인 6 원 메쉬 구조라면 흑연화 과정이다. 따라서 탄화와 흑연화에는 뚜렷한 온도 경계가 없고, 어느 추세가 더 뚜렷해지면 어느 과정이라고 할 수 있다. 원료마다 온도에 따라 추세가 다르다. 탄화와 흑연화는 모두 하나의 과정이지 최종 결과가 아니다. 온도로 탄화와 흑연화를 구분하지 마라.
강도 및 계수 정보.
재료를 손상시키는 데 사용되는 가장 큰 힘은 강도입니다. 인장 손상인 경우 인장 강도입니다. 굽힘 손상인 경우 굽힘 강도, 즉 굽힘 강도라고도 합니다. 으스러지면 압축 강도입니다. 계수는 외부 힘을 가하여 재질을 특정 크기로 변형시키는 힘입니다. 재질을 특정 크기로 신축하는 데 사용되는 힘은 인장 강도, 굽힘 계수 및 압축 계수입니다.
좋은 섬유란 무엇입니까?
탄소섬유가 왜 나쁜지 알고 싶다면, 우선 좋은 탄소섬유가 무엇인지 알아야 한다.
첫째, 섬유는 지름이 균일하고 균일해야 하며, 각 섬유는 전체 섬유와 마찬가지로 강도가 일정 범위 내에 있어야 합니다. 광섬유의 다른 위치에서 광섬유 한 토막을 잘라내다. 강도가 비교적 균일하다면 좋은 섬유입니다. 둘째, 같은 묶음에 N 개 이상의 섬유가 있는데, 이 섬유들은 강도가 비교적 균일하여 좋은 섬유이다. 마지막으로, 모든 섬유의 강도, 계수, 치수 등의 성능은 모두 일치하여 공칭 기준에 도달하여 좋은 섬유입니다.
나의 탄소섬유 공칭 강도는 3500MPa 로, 각 섬유, 각 섬유는 요구 사항을 충족하며, 2000MPa 에 고르게 분포되어 있어 좋은 섬유가 아니다. 그래서 좋은 섬유는 통일되고 표준입니다. 일본의 탄소섬유 크기는 우리보다 낫다. 그들의 탄소섬유가 이 기준에 더 가깝기 때문이다. 우리 중국의 탄소 섬유는 균일성이 떨어진다. T700 탄소섬유에는 T 1000 보다 높은 섬유가 있고, 어떤 섬유는 T300 보다 못하다.
왜 중국은 탄소섬유를 잘 만들지 못하는가?
어떤 요인들이 탄소섬유의 균일성에 영향을 미쳤는지, 우리는 원료에서 전체 공정 경로를 조사해야 한다.
첫째, 원자재
섬유형 탄소 재료는 탄소 사슬이 함유된 중합체로 탄화해야 한다. 탄화에 일반적으로 사용되는 중합체는 섬유소 (레이온), 폴리아크릴로니트릴 (팬) 및 아스팔트의 세 가지가 있습니다. 오늘 제가 말씀드리고자 하는 것은 폴리아크릴로니트릴입니다. 전구체가 균일하지 않고 불순물이나 결함이 많으면 탄소섬유로 전달되므로 탄소섬유를 잘 만들려면 좋은 전구체가 있어야 한다.
전조는 어떻게 생겼습니까? 그것은 폴리 아크릴로 니트릴로 방사되어 있습니다. 폴리아크릴로니트릴은 분말이다. 먼저 폴리아크릴로니트릴을 용제에 녹인다. 비밀을 지키기 위해서, 나는 너에게 이런 용제를 이메틸라늄이라고 말하지 않을 것이다. 폴리아크릴로니트릴은 이 용제에 용해될 수 있지만 물에는 용해될 수 없지만, 이 용제는 물과 무한히 혼합될 수 있다. 우리는 폴리아크릴로니트릴과 이 용제의 혼합물을 스프레이 스프레이를 통해 이 용제의 수용액에 뿌립니다. 폴리아크릴로니트릴은 물에 용해되지 않기 때문에 물을 만나면 단일 폴리아크릴로니트릴 원사로 굳는다. 이때 전구체는 두껍고, 동시에 전구체의 용제가 확산되고, 우리는 N 급 용액을 통해 확산된다. 이곳의 용액 농도가 점차 낮아져 용제가 밖으로 퍼지는 데 유리하다. 확산 후, 전구체는 세척 단계에 들어간다. 이 시점에서 앞으로 움직일 때 견인력을 가하면 전구체는 견인력의 작용으로 점점 얇아지고, 결국 치밀화되어 수집된다. 섬유간 유착을 막기 위해서는 중간에 풀을 먹여야 한다. 이것이 바로 전체 전구체의 제작 과정이다. 사용하는 폴리아크릴로니트릴 원료가 좋지 않거나 고르지 않으면 원사는 방적 과정에서 반드시 큰 결함이 있을 것이다.
폴리아크릴로니트릴은 아크릴로 니트릴로 중합된 것으로 알려져 있습니다. 이 아크릴로니트릴을 중합할 때는 촉매제를 첨가하여 이 원료들을 모두 물에 붓고 물에 중합시켜야 한다. 중합 후 폴리아크릴로니트릴은 물에 용해되지 않아 침전이 발생한다. 물을 여과하여 폴리 아크릴로 니트릴을 얻습니다. 동시에, 이 중합 과정은 발열 과정으로, 원료가 물에 들어가는 속도를 천천히 조절해야 하며, 이 과정은 가능한 완화될 뿐만 아니라, 동시에 냉각하여 과열을 방지해야 한다. 이 과정은 통제하기 어렵다. 수중에는 각종 중합 단체, 그리고 생성된 침전물이 있다. 어떤 원료가 반응 용기에 고르지 않게 분포되어 있어 폴리아크릴로니트릴이 필요한 기준에 미치지 못할 가능성이 높다. 이것들은 모두 원료의 영향 요인이며, 그들의 반응 메커니즘은 더욱 체계적인 연구가 필요하다.
둘째, 준비 과정.
수렴할 때의 온도, 유속, 휘핑 속도에서 방사할 때 각 등급의 응고욕, 수욕의 온도, 속도, 사전 산화, 탄화에 이르기까지 탄소섬유 준비 과정에서 이러한 공정 매개변수를 결합하여 가장 좋은 탄소섬유를 얻는 방법이 문제다.
기본적으로 국내에서도 비슷하고, 아무도 진정으로 마음을 가라앉히고 이 매개변수들을 연구하지 않는다. 하나의 매개 변수로 인한 결함은 많지 않고 많은 매개 변수가 반드시 최적화되는 것은 아니므로 최종 탄소 섬유는 18 만 팔천리입니다. 더구나, 우리가이 매개 변수를 낙관 하 고 싶은 경우에, 우리는 거 대 한 실험적인 계획이 필요 하다. 누가 이 실험들을 지지할 수 있습니까? 가능한 한 빨리 제품을 만들기 위해, 모두가 끊임없이 타협하고 있지만, 결과는 좋은 제품을 만들 수 없다. 그래서 준비공예에서 우리는 아직 갈 길이 멀다. T300 급과 T700 급의 탄소섬유를 만들 수는 있지만 너무 균일하지는 않다. 만약 제품의 성능이 통일될 수 있다면, 동종 제품의 N 배에 달하는 노력을 기울일 것이다. 그래서 국내 많은 기업들이 동종 제품을 싸게 파는 것도 어쩔 수 없는 일이다. 일본의 균일성이 좋은 탄소섬유 가격은 그리 높지 않기 때문이다. 기업은 이 작은 차액을 위해 수십 배의 노력을 기울여 균일성을 높일 것인가?
셋째, 설비를 제조하다.
프로세스 매개 변수를 디버깅하려면 제조 장비가 필요합니다. 생각해 보세요. 서로 다른 제도 속도가 탄소 섬유 성능에 미치는 영향을 테스트하려는 경우, 프로세스 매개변수를 컨트롤러에 입력하되, 제도 롤러가 불안정하고 진동하면 잘 할 수 있습니까? 이 문제가 잘 해결된다고 생각하지 마라. 트랙터에서 여러 롤러의 속도를 조정해야합니다. 관건은 미세한 진동으로, 거의 감지할 수 없는 진동은 모두 제품 성능에 영향을 미친다. 건식 스프레이 습식 방사 공정에서 스프레이 플레이트와 액체 레벨 사이의 거리는 매우 엄격하며 액체 레벨의 변동은 응고 효과에 영향을 줄 수 있습니다.
고온 탄화 탑의 온도 균일성을 어떻게 해결합니까? 어떻게 섬유가 난로에 들어가 미량의 산소로 반입되지 않도록 할 수 있습니까? 예비 산화로의 온도 구배는 어떻게 실현됩니까? 뜨거운 공기가 어떻게 순환해야 에너지를 절약하고 방출되는 열을 없앨 수 있습니까? 산소량을 조절하는 방법 ... 이것들은 모두 매우 미세한 것이지만, 장비에 대해 매우 높은 요구를 하였다. 최근 몇 년 동안 우리의 국산 장비가 매우 빠르게 발전했다는 것은 부인할 수 없지만, 우리의 지도자가 미국을 방문하여 중국에 대한 고급장비 수출 완화를 요구하면 우리가 얼마나 약한지 알 수 있다.
넷째, 내외 환경
일본 탄소섬유의 초기 가격을 아는 사람이 있을지도 모르지만, 현재 가격은 원가보다 훨씬 낮다. 언제 내려왔어요? 바로 그 몇 년 동안, 우리는 T300 수준의 탄소섬유를 산업화할 수 있다고 발표했다. 그 이유는 무엇입니까? 일본은 우리와 경쟁하고 싶습니까? 불가능합니다. 일본인은 우리의 발전 수준을 알고 있습니다. 가격을 낮추지 않아도 우리는 그를 따라잡을 수 없습니다. 일부 로우엔드 주문만 분할할 수 있어 일본의 독점 지위를 전혀 흔들 수 없다. 일본의 주요 목적은 투자자들을 타격하는 것이다.
투자자들은 탄소섬유의 발전 전망과 이윤을 보고 나서야 탄소섬유 연구에 투자하기로 했다. 탄소섬유가 여전히 수익성이 있다면, 투자자들은 자금을 투자하여 기초연구를 하고 장기적으로 의논할 것이다. 하지만 지금 탄소섬유를 만드는 힘든 생활을 보면 제품을 잘 만드는 것이 낫다. 누가 계속 투자할 것인가, 장기적인 안목은 말할 것도 없다. 그래서 국가도 급급하고, 기업을 적극 지원하고 있다. 많은 기업들이 국가 지원을 위해 프로젝트를 시작해 국가로부터 많은 돈을 받았지만 결과는 여전히 좋지 않다.
재작년 공신부는' 탄소섬유 산업 발전을 촉진하는 의견' 을 발표하며 2 ~ 3 개 기업을 중점적으로 지원하겠다고 밝혔다. 이 생각은 맞지만 기초연구에 대해 국가는 더 많은 자금을 내놓아 주도해야 한다. 또한 우리나라의 탄소섬유 산업 체인은 아직 완전하지 않아, 어떤 것은 본말이 전도되어 있다. 전체 업종의 건강한 발전은 하류에 의해 추진되어야 하는데, 우리나라 하류의 혁신이 부족하여, 모두들 상품을 모방하고, 맞춤형 솔루션을 판매할 능력이 부족하다.
국산 탄소섬유가 앞으로 어느 정도까지 발전할 수 있을지는 모든 탄소섬유인의 노력이 필요하다. 우리가 이렇게 하는 이유는 내일이 더 좋아질 것이라고 믿기 때문이다.