Aplicación y presentación de productos del nuevo material ignífugo de fibra de carbono.

Las fibras preoxidadas, cuyo nombre completo es fibras de poliacrilonitrilo preoxidadas, son un tipo especial de material fibroso resistente a altas temperaturas y difícilmente inflamable, obtenido a partir de fibras primarias de poliacrilonitrilo (PAN) mediante un tratamiento de preoxidación en aire a temperaturas de 200-300℃. Estas fibras son estables a largo plazo a 300℃ y pueden soportar momentáneamente temperaturas de hasta 1000℃.

Las llamas mencionadas anteriormente. Este proceso de preparación constituye la etapa previa central en la producción de fibra de carbono. Desde el punto de vista de la estructura molecular, la esencia del proceso de preoxidación radica en que las cadenas lineales macromoleculares de PAN, bajo la acción del calor y el oxígeno, experimentan una serie de reacciones químicas complejas, tales como ciclación, deshidrogenación y oxidación.

La reacción en cadena conduce gradualmente a la formación de una estructura en forma de escalera más estable. Esta transformación estructural confiere a la seda preoxidada características de desempeño únicas que la diferencian tanto de la seda original como de la fibra de carbono, convirtiéndola en un material fibroso de alta tecnología con propiedades excepcionales. Presenta estabilidad química y es resistente a ácidos, bases y múltiples sustancias orgánicas.

Corrosión por agentes.

Los parámetros de control del proceso de preparación de las fibras preoxidadas son extremadamente precisos; entre ellos, la velocidad de aumento de temperatura, la uniformidad del campo térmico, el control de la tensión y el tiempo de permanencia tienen una influencia decisiva sobre las propiedades del producto final. Condiciones procesales adecuadas pueden favorecer la transformación ordenada de la estructura molecular y evitar la formación de fibras.

Una contracción excesiva o la aparición de defectos permiten obtener productos de preoxigenación con excelentes prestaciones. Este proceso de fabricación, rigurosamente controlado, hace que las fibras de preoxigenación, al heredar las buenas propiedades de hilatura de las fibras precursoras de PAN, logren una mejora notable en estabilidad térmica y propiedades mecánicas. Cuentan con una buena procesabilidad.

Facilidad de procesamiento: puede fabricarse en diversas formas, como fibras cortas, hilos, tejidos y fieltros.

En cuanto a las propiedades del material, los hilos preoxidados exhiben múltiples características superiores. Su índice de oxígeno límite (LOI) suele alcanzar entre el 35% y el 45%, lo que los clasifica como materiales difícilmente inflamables. Al entrar en contacto con el fuego, no funden, no se ablandan ni se contraen, y no emiten gotas fundidas; únicamente sufren carbonización, evitando así daños secundarios. Al mismo tiempo, los hilos preoxidados...

La fibra de carbono también presenta una buena estabilidad térmica, pudiendo mantener su rendimiento estable a largo plazo en un entorno de 200-300℃, y soportando temperaturas aún más altas de manera transitoria. En cuanto a sus propiedades eléctricas, la fibra preoxidada comienza a mostrar cierta conductividad; su resistividad volumétrica se encuentra entre la de la fibra original de PAN y la de la fibra de carbono. Estas características...

La sexualidad constituye, en conjunto, la base para la aplicación del preoxis como material independiente.

Las categorías morfológicas de las fibras preoxidadas incluyen fibras y hilos, tales como fibras cortas y hilos continuos; tejidos, entre los que se encuentran telas tejidas, telas de punto y telas de carbono; materiales no tejidos, como fieltros agujados, fieltros de fibras preoxidadas y fieltros de fibra de carbono; así como sellos y preformas, como empaques (rellenos para sellado) y fieltros agujados preoxidados.

Fabricación de cuerpos, etc.

Las fibras continuas de filamentos preoxidados de fibra de carbono mantienen excelentes propiedades mecánicas; su resistencia a la tracción puede alcanzar entre 300 y 500 MPa, con un módulo aproximado de 10 a 15 GPa. Además, poseen flexibilidad y facilidad de hilatura, lo que permite utilizarlas directamente en tejido o como material de refuerzo. Las fibras cortadas, por otro lado, incluyen longitudes variables.

Los productos de estas especificaciones, generalmente de 3 a 12 mm, son adecuados para procesos no tejidos o como relleno en materiales compuestos.

El hilo se fabrica mediante procesos tradicionales de hilatura, como el retorcimiento, lo que mejora la agrupación de las fibras y su capacidad de procesamiento, facilitando así los posteriores pasos de tejido.

La tela de tejido plano en telas mecánicas tiene una estructura estable y es adecuada para la capa interior de prendas ignífugas y como material de sellado; la tela de sarga tiene un tacto suave y se utiliza con frecuencia como tejido exterior en prendas de protección; la tela de raso presenta una superficie lisa y es ideal para aplicaciones de filtración a altas temperaturas.

La tela de punto presenta una buena elongación y elasticidad, siendo adecuada para aplicaciones que requieren una mayor capacidad de deformación, como guantes de protección, gorros y otros equipos de protección con exigencias ergonómicas elevadas.

El fieltro se fabrica mediante un proceso textil que consiste en peinar fibras cortas para formar una malla y luego fijarlas mediante agujas. Posee una estructura tridimensional en red y es un material aislante térmico de alta temperatura de excelente calidad, con una temperatura de uso que puede superar los 300℃.

El papel de fibra preoxidada se fabrica mediante un proceso de fabricación de papel por vía húmeda; su grosor suele ser de 0,1 a 1,0 mm. Cuenta con excelentes propiedades de aislamiento eléctrico y resistencia térmica, lo que lo convierte en un material aislante ideal para equipos eléctricos de alta gama.

En cuanto a los materiales compuestos de hilos preoxidados, se encuentran los siguientes materiales:

Los materiales compuestos de fibra preoxidada y resina combinan la resistencia térmica de la fibra preoxidada con la facilidad de conformación de la resina, y se fabrican mediante procesos como moldeo por presión y pultrusión para obtener diversos componentes estructurales resistentes al calor, los cuales se emplean en sectores como el transporte y la electrónica. Estos materiales compuestos suelen ser capaces de soportar temperaturas entre 150 y 200℃.

Su uso a largo plazo en este entorno presenta una baja emisión de humo y escasa toxicidad durante la combustión, lo que le confiere una excelente compatibilidad ambiental.

La tela de caucho compuesto con hilos preoxidados se utiliza principalmente en productos de sellado de alto rendimiento, como juntas para motores y dispositivos antipulverización en campos petroleros, entre otros sellos resistentes a altas temperaturas. La fuerte interfaz formada entre los hilos preoxidados y la matriz de caucho garantiza la fiabilidad del sellado del material compuesto en condiciones de alta temperatura y alta presión.

Los materiales compuestos de fibras preoxidadas metálicas se obtienen mediante un proceso especial que combina fibras preoxidadas con metales de bajo punto de fusión, produciendo materiales funcionales que combinan la conductividad térmica metálica con la resistencia a altas temperaturas de las fibras preoxidadas, mostrando un gran potencial de aplicación en el campo de la gestión térmica.

Tela no tejida con adhesivo trasero compuesto de hilos preoxidados, que mediante la combinación de un adhesivo doble cara a alta temperatura, otorga a una de las caras de la tela no tejida la ventaja de ser fácil de pegar.

Tela no tejida compuesta de fibra de carbono preoxidada y lámina de aluminio; la lámina de aluminio posee la capacidad de reflejar la radiación térmica. El fieltro compuesto con lámina de aluminio puede utilizarse en máscaras de protección contra incendios, cortinas ignífugas y otros campos similares.

Tela de silicona compuesta con fibra preoxidada: la tela tejida de fibra preoxidada sirve como tela base, con una capa de silicona compuesta en una o ambas caras. Esta tela combina la estabilidad dimensional a altas temperaturas de la tela base con la elasticidad y hermeticidad de la capa de silicona, permitiendo su procesamiento en formas complejas. Se utiliza en compensadores flexibles para tuberías de alta temperatura y en mamparas contra el fuego para equipos especiales.

Cubierta térmica, junta aislante ultrablanda.

El fieltro de aerogel compuesto de hilos preoxidados posee baja conductividad térmica, es ligero, flexible y cuenta con una excelente resistencia mecánica; es un material aislante térmico y ignífugo ideal para utilizar en los paquetes de baterías de vehículos de nuevas energías, ya que puede retrasar eficazmente la propagación del calor.

Tejido compuesto de fibra de aramida preoxidadas; la incorporación de fibras de aramida en la mezcla compensa la fragilidad de las fibras preoxidadas, mejorando así la resistencia y la durabilidad del tejido, que puede confeccionarse en colores. Es adecuado para prendas de protección contra incendios de alto nivel, trajes para operaciones especiales, equipos de protección para fuerzas militares y policiales, delantales industriales para altas temperaturas, y otros productos que exigen alta resistencia y durabilidad.

Solicitar ropa de protección de máxima protección.

La tela compuesta de fibra preoxidada y poliimida, al mismo tiempo que mantiene una alta resistencia a la llama, otorga a la tela una excelente estabilidad frente a temperaturas extremas. Es adecuada para aplicaciones en interiores de aeronaves y naves espaciales, trajes especiales para extinción de incendios, equipos de protección para entornos extremos (como el espacio profundo o las regiones polares) y filtros de alta temperatura, entre otras aplicaciones que requieren resistencia térmica y retardancia a la llama.

Área de requisitos extremos.

Aplicación de un nuevo material ignífugo de fibra de carbono

1. Sector de la construcción civil

① Aislamiento térmico y protección contra incendios para fachadas

En los sistemas de aislamiento térmico para fachadas de edificios, se puede utilizar algodón ignífugo preoxigenado como material de protección contra el fuego en la capa de aislamiento. Al rellenarse entre el material de aislamiento y la capa decorativa de la fachada, este material puede detener eficazmente la propagación del fuego en caso de incendio, protegiendo así el material de aislamiento de la combustión y mejorando la resistencia al fuego de la fachada del edificio.

Seguridad contra incendios.

② Envoltura contra incendios para estructuras de acero

Para las piezas de acero estructural en edificios, como vigas y columnas de acero, se puede utilizar algodón ignífugo de fibra preoxidada para envolverlas. A altas temperaturas, la resistencia del acero estructural disminuye rápidamente; el algodón ignífugo de fibra preoxidada posee excelentes propiedades aislantes térmicas, lo que reduce la velocidad de aumento de temperatura del acero estructural en caso de incendio y prolonga su resistencia.

El tiempo de resistencia al fuego de la estructura proporciona más tiempo para la evacuación del personal y para las operaciones de rescate y extinción de incendios. En plantas industriales y grandes edificios comerciales, este método se utiliza con frecuencia para proteger las estructuras de acero contra el fuego.

Proteger.

③ Separación contra incendios

En el interior de los edificios, se puede utilizar algodón ignífugo de fibra preoxidad para fabricar divisiones contra incendios. Al instalarlo en áreas que requieren separación contra incendios, como entre las escaleras, los huecos de los ascensores y los pozos de cables y sus zonas adyacentes, se puede impedir eficazmente la propagación del fuego y del humo, aislar la fuente del incendio y garantizar la seguridad del edificio.

La seguridad de la vida y la propiedad del personal en el interior.

④ Protección contra incendios para tuberías

En los diversos conductos ubicados en edificios, tales como conductos de ventilación y conductos para cables, cuando atraviesan muros cortafuegos o divisiones contra incendios, es posible rellenar el espacio alrededor de los conductos con algodón ignífugo preoxigenado para protegerlos contra el fuego y evitar que éste se propague a través de los conductos.

2. Área de protección personal

En el ámbito de la protección contra incendios, los productos de fibra preoxidada desempeñan un papel insustituible. La ropa ignífuga es el campo de aplicación más tradicional de la fibra preoxidada, abarcando trajes de bomberos, prendas de protección industrial y equipos de protección militar, entre otros. Al entrar en contacto con llamas, las telas de fibra preoxidada forman una capa carbonizada densa que resulta eficaz.

Impide la conducción térmica, proporcionando así a los usuarios un valioso tiempo para escapar. Los trajes ignífugos modernos de alto rendimiento suelen emplear una estructura multicapa compuesta por fibras preoxidadas junto con otras fibras (como viscosa retardante de llama y aramida), logrando así un equilibrio entre protección y comodidad de uso.

Las mantas ignífugas, las cuerdas de escape y otros productos de rescate de emergencia son otra aplicación importante de la fibra preoxigenada. Las mantas ignífugas de fibra preoxigenada tienen un índice de oxígeno límite elevado y no favorecen la propagación del fuego; por lo tanto, constituyen instalaciones de seguridad indispensables en hogares, fábricas y lugares públicos. El excelente desempeño de los productos de fibra preoxigenada en estas aplicaciones se debe principalmente a su...

Características intrínsecamente difícilmente combustibles y estabilidad dimensional a altas temperaturas.

3. Área de protección contra incendios y aislamiento térmico

Las bolsas filtrantes de fieltro agujado de hilos preoxidados pueden funcionar continuamente en entornos con temperaturas superiores a 200℃, soportando puntualmente temperaturas de hasta 260℃, y presentan una excelente resistencia a la corrosión química. Se utilizan en sistemas de depuración de gases de combustión en industrias como calderas de carbón, incineración de residuos y producción de cemento. En comparación con los materiales filtrantes tradicionales de poliéster,

El material filtrante de fibra preoxidadas tiene una vida útil más prolongada y una eficiencia de filtración más estable en condiciones de alta temperatura; además, su superficie es lisa y presenta un excelente rendimiento en la limpieza de polvo.

En el ámbito de los materiales ignífugos para la construcción, las telas no tejidas y los productos de fieltro preoxidadas se utilizan para el revestimiento ignífugo de estructuras de acero, así como para juntas de puertas y ventanas ignífugas. En caso de incendio, estos materiales pueden retardar eficazmente el aumento de temperatura de la estructura, ganando así tiempo crucial para la evacuación de personas y para las operaciones de rescate y extinción de fuego.

En el ámbito del aislamiento térmico industrial, las mantas y feltros de fibras preoxidadas se utilizan para el aislamiento térmico de diversos hornos industriales, tuberías de alta temperatura y equipos. El material de fibras preoxidadas destaca especialmente por su excelente rendimiento aislante en la gama de temperaturas medias y bajas (200-600℃), presentando un bajo coeficiente de conductividad térmica y una baja capacidad calorífica, lo que permite reducir eficazmente los costos operativos.

Consumo energético en la industria. En el sector aeroespacial, los materiales compuestos de hilos preoxidadas se utilizan en sistemas de protección térmica para proteger las estructuras contra los efectos del calor aerodinámico. Estas aplicaciones aprovechan plenamente las ventajas combinadas de los hilos preoxidadas: ligereza, resistencia a altas temperaturas y baja conductividad térmica.

4. Área de sellado y fricción

① Las juntas de goma reforzadas con hilos preoxidados se utilizan en motores de automóviles, transmisiones y sistemas de escape, y pueden mantener su elasticidad y rendimiento hermético en entornos de temperatura elevada continua.

② En el sector petroquímico, los rellenos tejidos de hilos preoxidados se utilizan para sellar bombas y válvulas, resistiendo simultáneamente los desafíos de medios corrosivos y altas temperaturas. También se emplean en cintas transportadoras resistentes a altas temperaturas y, cuando se utilizan en minas subterráneas, ofrecen un efecto retardante de la llama.

③ En el campo de los materiales de fricción, las fibras preoxidadas se utilizan como fibras de refuerzo para fabricar pastillas de freno de alto rendimiento. El coeficiente de fricción se mantiene estable entre 0,35 y 0,45, y la resistencia al desgaste supera en más del 40% a la de los materiales metálicos, siendo especialmente adecuadas para vehículos pesados y condiciones de trabajo a altas temperaturas. Los materiales de fricción a base de fibras preoxidadas presentan una fricción...

Ventajas como estabilidad del coeficiente, baja tasa de desgaste, ausencia de deterioro térmico y bajo nivel de ruido.

④ En cuanto a la protección de seguridad de los vehículos de nuevas energías, se utiliza un aerogel de fibra preoxidada como capa aislante térmica en el paquete de baterías, lo que impide eficazmente la propagación del descontrol térmico de las celdas y soporta temperaturas altas instantáneas de hasta 1000℃.

⑤ En el ámbito del transporte ferroviario y la aeronáutica, las telas no tejidas de hilos preoxidadas son resistentes a altas temperaturas, ignífugas, producen poca humareda y son livianas. Se utilizan como capas ignífugas en asientos de automóviles y trenes de alta velocidad, así como en sistemas de aislamiento térmico para motores de aviones.

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