کاربن فائبر کی پانچ سمتوں میں ترمیم شدہ تھرمو پلاسٹک رال مرکبات۔
کاربن فائبر ایک نایاب اعلیٰ کارکردگی کا مواد ہے، اور اس پر تحقیق ایک صدی قبل شروع ہوئی تھی۔ آج، کاربن فائبر کی ٹیکنالوجی اور صنعت کی ترقی کو دنیا کے بہت سے ممالک سے تعاون حاصل ہوا ہے۔ کاربن فائبر خود نرم اور شکل دینا مشکل ہے۔ لہذا، اس میں ترمیم کرنے اور اسے پلاسٹک، رال، دھاتیں، اور سیرامکس جیسے ذیلی ذخائر کے ساتھ مرکب کرنے سے اعلی مجموعی کارکردگی اور مستحکم ڈھانچے مل سکتے ہیں جو صنعتی درخواست کی ضروریات کو پورا کرتے ہیں۔
کاربن فائبر میں ترمیم شدہ رال نسبتاً کامیاب قسم کے جامع مواد ہیں، جس میں تھرموسیٹنگ کاربن فائبر مرکبات آج مرکزی دھارے کا انتخاب ہیں۔ استعمال ہونے والی رالوں میں epoxy resins اور phenolic resins شامل ہیں، دوسروں کے درمیان۔ کاربن فائبر کے ساتھ تھرموپلاسٹک رال کا انضمام مشکل ہے۔ تاہم، مجموعی کارکردگی بہتر ہے، یہ کاربن فائبر کی صنعت کی مستقبل کی ترقی کے لیے ایک اہم سمت ہے۔ صنعتی ٹیکنالوجی کی موجودہ سطح کے تحت کاربن فائبر میں ترمیم شدہ تھرمو پلاسٹک رال مرکبات کی تحقیق میں اہم پیش رفت ہوئی ہے۔ متعدد اعلی کارکردگی والے مسلسل کاربن فائبر سے تقویت یافتہ تھرمو پلاسٹک کمپوزٹ پہلے ہی کامیابی کے ساتھ تیار کیے جا چکے ہیں، جیسے کہ CF/PPS اور CF/PEEK یون ڈائریکشنل ٹیپس جو Zhishang New Materials کے ذریعے تیار کیے گئے ہیں۔
1. کاربن فائبر میں ترمیم شدہ پولی پروپیلین رال مرکب
پولی پروپیلین (PP) آٹوموٹیو اور گھریلو آلات جیسے شعبوں میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والا پولیمر مواد ہے، جس کی چین میں سالانہ پیداوار 1 ملین ٹن سے زیادہ ہے۔ کاربن فائبر کے ساتھ پولی پروپیلین رال میں ترمیم کرنے سے جامع مواد کی مضبوطی اور سختی میں نمایاں بہتری آسکتی ہے۔ اس کے علاوہ، کاربن فائبر کی شمولیت کا پی پی مواد کے بہاؤ اور کرسٹل پن پر بھی کافی اثر پڑتا ہے۔
کاربن فائبر میں ترمیم شدہ پی پی مواد کو عام طور پر پگھلنے والی ملاوٹ کی تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے پروسیس کیا جاتا ہے، جس میں بنیادی طور پر پروسیسنگ کے دو طریقے شامل ہیں: جڑواں سکرو اخراج اور طویل فائبر کمک۔ ترمیم شدہ مواد کی خصوصیات عوامل سے متاثر ہوتی ہیں جیسے کاربن فائبر کی مقدار، فائبر کی لمبائی، مطابقت پذیر، اور ریشوں کی سطح کا علاج۔
فی الحال، طویل فائبر سے تقویت یافتہ پی پی کمپوزٹ کو آٹوموٹو اور سمندری صنعتوں جیسے شعبوں میں بڑے پیمانے پر لاگو کیا گیا ہے۔ تاہم، پی پی میٹرکس اور کاربن فائبر کے درمیان ناقص مطابقت کی وجہ سے، کمپوزٹ میں اعلی مکینیکل کارکردگی کو حاصل کرنے کے لیے کاربن فائبر کے لیے سطح کے پیچیدہ علاج کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے پروسیسنگ کے اخراجات اور دشواری دونوں میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔
2. کاربن فائبر موڈیفائیڈ پولی وینیل کلورائد رال کمپوزٹ
Polyvinyl chloride (PVC) چین میں سب سے زیادہ وسیع پیمانے پر تیار کی جانے والی عام مقصد کی رالوں میں سے ایک ہے، جس کے اہم فوائد بشمول کم قیمت، اچھی برقی موصلیت کی خصوصیات، بہترین کیمیائی مزاحمت، اور سادہ مولڈنگ کے عمل شامل ہیں۔ تاہم، کچھ موروثی خرابیاں جیسے کہ کمزور سختی، کم اثر کی طاقت اور تھرمل استحکام، اور ناقص پروسیسنگ کارکردگی سخت تقاضوں کے ساتھ فیلڈ میں اس کے اطلاق کو محدود کرتی ہے۔
کاربن فائبر میں ترمیم شدہ پی وی سی مواد پیویسی میٹرکس کی تناؤ کی طاقت، سطح کی سختی اور لچکدار طاقت کو مؤثر طریقے سے بڑھا سکتا ہے، جس سے وہ مختلف پیویسی شیٹس اور پائپوں کی تیاری کے لیے موزوں ہیں۔
کاربن فائبر فلیمینٹس اور پی وی سی میٹرکس کے درمیان مطابقت بہتر ہے، جس کے نتیجے میں پیویسی میٹرکس کے مقابلے میں ٹینسائل طاقت، لچکدار طاقت، اور اثر کی طاقت میں نمایاں بہتری آئی ہے۔ پی وی سی میٹرکس کی خراب تھرمل استحکام کی وجہ سے، پراسیسنگ کے طریقے جیسے کہ پگھلنا یا ملاوٹ آسانی سے میٹرکس کے انحطاط کا باعث بن سکتی ہے۔ لہذا، کاربن فائبر میں ترمیم شدہ پیویسی مواد کو عام طور پر لیمینیشن تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے پروسیس کیا جاتا ہے۔
3. کاربن فائبر میں ترمیم شدہ پولی کاربونیٹ رال مرکب
پولی کاربونیٹ (PC) ایک وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والا انجینئرنگ پلاسٹک ہے جو اس کی اعلی اثر طاقت اور اچھی شفافیت کے لیے جانا جاتا ہے۔ جب کاربن فائبر کو پی سی کے ساتھ ملایا جاتا ہے، تو یہ پی سی کی مختلف خصوصیات کو مزید بڑھا سکتا ہے اور اس کے ایپلیکیشن فیلڈز کو بڑھا سکتا ہے۔
تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ جب کاربن فائبر کی مقدار 20 فیصد سے کم ہوتی ہے، تو مواد کی تناؤ کی طاقت، لچکدار طاقت، اور لچکدار ماڈیولس میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔ جب کاربن فائبر کا مواد تقریباً 6% ہوتا ہے تو اثر کی طاقت اپنی زیادہ سے زیادہ تک پہنچ جاتی ہے۔ جب کاربن فائبر کا مواد 10% اور 20% کے درمیان ہوتا ہے، تو مواد کی سطح کی مزاحمتی صلاحیت 8×10^9 Ω·cm تک پہنچ سکتی ہے، جو بہترین antistatic خصوصیات فراہم کرتی ہے۔
کاربن فائبر کے ساتھ پولی کاربونیٹ (PC) کا مرکب پولیمر میٹرکس کو برقی مقناطیسی شیلڈنگ خصوصیات بھی فراہم کر سکتا ہے۔ تاہم، بچانے کی کارکردگی بہت زیادہ نہیں ہے. معیاری برقی مقناطیسی شیلڈنگ مواد کی مطلوبہ حفاظتی تاثیر کو حاصل کرنے کے لیے، دیگر اعلی چالکتا دھاتی ریشوں یا پاؤڈرز کو شامل کرنا ضروری ہے۔ کاربن فائبر یا دھاتی لیپت کاربن فائبر، جب دھاتی پاؤڈرز، گرافین، کنڈیکٹیو کاربن بلیک، وغیرہ کے ساتھ ملایا جاتا ہے، جامع مواد میں پل کا کردار ادا کر سکتا ہے، اس طرح برقی مقناطیسی شیلڈنگ کی کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔
4. کاربن فائبر موڈیفائیڈ پولیامائیڈ رال کمپوزٹس
پولیامائیڈ (PA) ایک بہترین انجینئرنگ پلاسٹک ہے، لیکن اس کی اعلی کرسٹلینٹی اور نمایاں نمی جذب کی وجہ سے، اس مواد سے بنی مصنوعات کی جہتی استحکام ناقص ہے، اور اس کی طاقت اور سختی دھاتوں سے مماثل نہیں ہے۔ عملی ایپلی کیشنز میں، ان مواد کو اکثر گلاس فائبر یا کاربن فائبر کے ساتھ کمک کی ضرورت ہوتی ہے۔
کاربن فائبر سے تقویت پانے اور اس میں ترمیم کرنے کے بعد، PA کی مکینیکل خصوصیات کو بہت زیادہ بڑھایا جا سکتا ہے۔ ترمیم شدہ مواد بوجھ برداشت کرنے کے لیے ساختی مواد اور ایک فعال مواد کے طور پر کام کر سکتا ہے۔ فی الحال، کاربن فائبر میں ترمیم شدہ PA پر زیادہ تر تحقیق کمپوزٹ کے انٹرفیس اور کارکردگی پر کاربن ریشوں کی سطح میں تبدیلی کے اثرات پر مرکوز ہے۔
مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ کاربن فائبر کی سطح کا آکسیکرن علاج کاربن فائبر اور PA1010 کے درمیان بانڈنگ کی طاقت کو بہتر بناتا ہے۔ جیسے جیسے کاربن فائبر کے حجم کا حصہ بڑھتا ہے، مرکب کی تناؤ کی طاقت اور راک ویل کی سختی ابتدا میں بڑھ جاتی ہے اور پھر کم ہوتی ہے۔ جب کاربن فائبر کا حجم کا حصہ 20٪ تک پہنچ جاتا ہے، تو مواد کی تناؤ کی طاقت اپنی زیادہ سے زیادہ قیمت تک پہنچ جاتی ہے۔ مزید برآں، کاربن فائبر کے حجم کے حصے میں اضافے کے ساتھ مواد کا رگڑ گتانک کم ہوتا ہے، جب کاربن فائبر کا حجم حصہ 20% تک پہنچ جاتا ہے تو تقریباً 0.24 پر مستحکم ہوتا ہے۔
5. کاربن فائبر موڈیفائیڈ سپیشل انجینئرنگ پلاسٹک کمپوزٹ
خصوصی انجینئرنگ پلاسٹک ان لوگوں کو کہتے ہیں جن کی مجموعی کارکردگی زیادہ ہوتی ہے اور طویل مدتی سروس کا درجہ حرارت 150 ڈگری سے زیادہ ہوتا ہے۔ ان مواد میں بنیادی طور پر PEEK، PPS، TPI، اور دیگر شامل ہیں۔ زیادہ تر خصوصی انجینئرنگ پلاسٹک تھرمو پلاسٹک مرکبات کے لیے میٹرکس مواد کے طور پر کام کر سکتے ہیں جو شیشے کے فائبر، کاربن فائبر، اور ارامڈ فائبر سے تقویت یافتہ ہیں۔ کاربن فائبر سے تقویت یافتہ خصوصی انجینئرنگ پلاسٹک بہترین مکینیکل خصوصیات اور پروسیسنگ کارکردگی کے حامل ہوتے ہیں، جس سے وہ ایرواسپیس، میرین، اور طبی شعبوں میں تھرمو سیٹنگ ریزن یا حتیٰ کہ دھاتوں کو بھی مکمل طور پر تبدیل کر سکتے ہیں۔
A. کاربن فائبر ریئنفورسڈ پولیتھر ایتھر کیٹون (PEEK)فی الحال 250 ڈگری تک طویل مدتی استعمال کے درجہ حرارت کے ساتھ سب سے زیادہ درجہ حرارت مزاحم تھرمو پلاسٹک ہے۔ یہاں تک کہ 300 ڈگری تک کے درجہ حرارت پر بھی، یہ بہت اچھی میکانکی خصوصیات کو برقرار رکھتا ہے۔ کاربن فائبر میں ترمیم شدہ PEEK نہ صرف مواد کی مضبوطی اور سختی کو بڑھاتا ہے بلکہ چالکتا اور لباس مزاحمت کی خصوصیات بھی فراہم کرتا ہے۔
B. تھرمو پلاسٹک پولیمائڈ (TPI)شاندار اثر مزاحمت، تابکاری مزاحمت، اور سالوینٹ مزاحمت کے ساتھ شاندار تھرمل استحکام کو ظاہر کرتا ہے۔ مزید یہ کہ، اس قسم کا مواد انتہائی ماحول میں غیر معمولی لباس مزاحمت کا مظاہرہ کرتا ہے جس کی خصوصیت اعلی درجہ حرارت، مختلف دباؤ اور تیز رفتار ہے۔ کاربن فائبر کمک کا اطلاق ان مواد کی کارکردگی کو مزید بڑھا سکتا ہے اور ان کی درخواست کی حد کو بڑھا سکتا ہے۔
C. پولی فینیلین سلفائیڈ (پی پی ایس)ایک نیم کرسٹل لائن تھرمو پلاسٹک رال ہے جو اپنی بہترین مکینیکل خصوصیات، کیمیائی مزاحمت، اور خود بجھانے والی خصوصیات کے لیے جانا جاتا ہے۔ مزید برآں، اس قسم کا مواد غیر نامیاتی معدنیات اور نامیاتی ریشوں کے ساتھ اچھی مطابقت کو ظاہر کرتا ہے، جو اسے اعلی فلر مواد کے ساتھ مختلف مرکبات کی تیاری کے لیے موزوں بناتا ہے۔ تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر پی پی ایس کمپوزٹ اچھی میکانی خصوصیات اور بہترین سالوینٹ مزاحمت کی نمائش کرتے ہیں۔ پی پی ایس اور کاربن فائبر کے درمیان تعلقات کی کارکردگی بھی بہترین ہے۔ تاہم، تمام مکینیکل خصوصیات کاربن فائبر فیبرک کے حجم کے حصے سے نمایاں طور پر متاثر ہوتی ہیں۔ جب کاربن فائبر فیبرک کا حجم کا حصہ 50% سے کم ہوتا ہے، تو کاربن فائبر فیبرک کے حجم کے حصے میں اضافے کے ساتھ مرکب کی تمام مکینیکل خصوصیات کافی حد تک بہتر ہوجاتی ہیں۔
مختلف قسم کے تھرمو پلاسٹک رال کاربن فائبر کے ساتھ مربوط ہونے پر کارکردگی کی مختلف ڈگریوں کی نمائش کرتی ہیں، اور تیاری اور اس کے بعد کی پروسیسنگ میں بھی فرق ہے۔ صرف مسلسل تجربات کے ذریعے ہی زیادہ سے زیادہ حل تلاش کیے جا سکتے ہیں، جو پوری کاربن فائبر انڈسٹری کو اگلے مرحلے میں لے جا سکتے ہیں۔ فی الحال، کئی تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر مرکبات، جیسے CF/PPS اور CF/PEEK، کو کارکردگی، پیداوار، اور ری سائیکلنگ کے لحاظ سے اچھی کارکردگی دکھانے کا مظاہرہ کیا گیا ہے، جس سے وہ مختصر مدت میں گہرائی سے تحقیق اور ترقی کے لیے اہم شعبے بن گئے ہیں۔ حالیہ برسوں میں، Zhi Shang New Materials مسلسل کاربن ریشوں کو ان تھرمو پلاسٹک رال کے ساتھ بہتر طور پر مربوط کرنے کے لیے کام کر رہا ہے تاکہ زیادہ مستحکم جسمانی شکلوں اور اعلیٰ میکانکی خصوصیات کے ساتھ یک طرفہ ٹیپیں بنائیں۔ ٹیکنالوجی اور آلات کی ایڈجسٹمنٹ میں ترقی کے ساتھ، اس طرح کی مصنوعات کی بڑے پیمانے پر پیداوار کی صلاحیت قائم ہو چکی ہے۔
