Получение углеродного волокна на основе полиакрилонитрильных нитей

6.пропитка(нет потерь)

7.ткачество(1% брака)

8.упаковка(нет потерь)

 

Рассчитаем материальный баланс для производственной мощности 100 000 тонн/год:

 

1.намотка/вытяжка(2% брака)

На этой стадии потери сырья  из-за самого процесса не происходит, возможны только потери на брак. Получается, что  после этой стадии мы имеем

228412*0.98= 223844 тонн

 

2.окисление(5% потери массы)

На начальной стадии температурной  обработки выделяются в основном кислородсодержащие вещества, и проходит окислительное дегидрирование

Основные выделяющиеся вещества H2O, NH3 и HCN

223844 *0.95= 212652тонны

 

 

3.карбонизация(50% потери  массы)

На следующей стадии выделяются азотсодержащие соединения, преимущественно  в виде HCN и NH3их остается меньше 7%.В процессе карбонизации в результате глубоких химических превращений промежуточных продуктов распада на поверхности УВ осаждается аморфный углерод, снижающий качество волокна. Для удаления этого углерода предложено к инертному газу добавлять кислород, окисляющий аморфный углерод. Содержание углерода становится близким к 95%

212652*0.5= 106326 тонны

 

4.графитация(5% потери массы)

На последней основной стадии выделяются остатки азотсодержащих соединений, их остается менее 0,3%.Содержание углероде уже около 99%

106326*0.95= 101010 тонн

 

5.обработка(нет потерь)

6.пропитка(нет потерь)

 

7.ткачество(1% брака)

На этой стадии потери так  же возможны только из-за брака вследствие механических повреждений из-за прядильного  станка. Но станки проходят строгий  технический контроль, и брак сведен к минимуму

101010*0.99= 100000 тонн

 

8.упаковка(нет потерь)

 

Итого с учетом всех потерь, как на брак, так и вследствие самих процессов происходящих с ПАН волокном, для того, чтобы на выходе мощность производства углеродного волокна была 100 000 тонн/год, нужно расходовать 228412 тонн/год ПАН волокна.

6. Заключение

Углеродные волокна имеют  важную особенность – они практически  на 100 % состоят только из атомов углерода, благодаря чему имеют черный цвет. Чтобы получить современные углеродные волокна с высокими физико-механическими  показателями, потребовалось около  века – обнаруживались новые исходные материалы, создавались технологии производства, которые затем постепенно совершенствовались. И к настоящему времени углеродные волокна в  основном получают из трех материалов – полиакрилонитрильного волокна, вискозного корда и пеков.

Углеродные волокна обладают уникальными механическими свойствами, у них достаточно высокая прочность  и модуль упругости. Причем при повышении  температуры механические свойства не уменьшаются, а наоборот, возрастают. Среди всех материалов только углеродные волокна обладают такими специфическими свойствами. Углеродные волокна стойки к  органическим растворителям, щелочам  и кислотам, но недостаточно стойки к действию окислителей.

Изменяя параметры процесса, можно получать волокна с различными электрофизическими свойствами, благодаря  чему они применяются для изготовления разнообразных по назначению электронагревательных  элементов (для костюмов, отопления  помещений, термопар и т.д.). Кроме  того, углеродные волокна можно получать с очень высокой активной поверхностью. Такие волокна являются прекрасными  сорбентами.

Таким образом, углеродные волокна  благодаря своим специфическим  свойствам имеют разнообразные  области применения, начиная от сорбентов, электронагревательных элементов  и заканчивая корпусами для самолетов  и космических ракет. К сожалению, к недостаткам углеродных волокон  относится высокая стоимость, что  отчасти объясняется небольшими объемами их производства. По-видимому, при увеличении масштабов производства стоимость углеродных волокон значительно  снизится.

7. Приложения

Приложение 1.

Схема завода Аргон.

Завод ООО «Аргон» занимает 2 строения, в каждом из которых располагаются  цеха по производству УШ, лаборатории, службы технического обслуживания. Структура  завода по каждому из подразделений представлена в приложении 1 к курсовой работе.

 

Приложение 2.

Календарное планирование с  использованием программы МSProject.

 

 

Список литературы

1. Конкин А. А., Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы, М., 1974.
2. Варшавский В.Я. Углеродные волокна, Изд.2-е.-М.: отпечатано в ФГУП ПИК ВИНИТИ, 2007. - 500 с.
3. С. Симамура. Углеродные волокна. М.: «Мир», 1987.
4. Мелешко А. И., Половников С. П. Углерод, углеродные волокна, углеродные композиты. – М.: «САЙНС-ПРЕСС», 2007. – 192 с.: ил.
5. Углеродные волокна и углекомпозиты: Пер. с англ./Под ред. Э. Фитцера. – М.: Мир, 1998. – 336 с.: ил.
6. Роговин З. А. Основы химии и технологии химических волокон. – Т2. – Изд. 4-е, перераб. и доп. М., «Химия», 1974 г.
7. Патент №1840615 Способ получения углеродного волокна // Бондаренко В. М., Шибаева Г. А., Азарова М. Т. от 27.08.2007 г.
8. Патент №2343235 Способ получения высокопрочного и высокомодульного углеродного волокна / Харитонов А. А. от 14.08.2007 г.
9. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4640.html
10. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/234829
11. http://www.compozit.su/