Сирове жице на бази ПАН-а морају бити претходно оксидоване, карбонизоване на ниској температури и карбонизоване на високој температури да би се формиралеугљенична влакна, а затим графитизована да би се добила графитна влакна. Температура достиже од 200℃ до 2000-3000℃, што спроводи различите реакције и формира различите структуре, које заузврат имају различита својства.
1. Фаза пиролизе:Претходна оксидација у нискотемпературном делу, нискотемпературна карбонизација у високотемпературном делу
Преоксидациона арилација се одвија, траје скоро 100 минута, на температури од 200-300 ℃. Циљ је термопластични PAN линеарни макромолекуларни ланац претворити у непластичну, топлотно отпорну трапезоидну структуру. Главна реакција за макромолекуларни ланац је циклизација и интермолекуларно умрежавање, праћено реакцијом пиролизе и ослобађањем многих малих молекула. Индекс арилације је генерално 40-60%.
Температура карбонизације на ниској температурије генерално 300-800 ℃, углавном реакција термичког крековања, углавном коришћењем грејања жицом електричне пећи на високој температури, фаза производи велику количину издувних гасова и катрана.
Карактеристике: Боја претходно оксидованих влакана постаје тамнија, обично црна, али и даље задржава морфологију влакана, унутрашња структура је претрпела одређени степен хемијских промена, формирајући низ функционалних група које садрже кисеоник и умрежавајући структуру, постављајући темеље за каснију карбонизацију.
2. Фаза карбонизације (на високој температури), је претходна оксидација прекурсора у инертној атмосфери на високој температури разлагања, чије уклањање поред хетероатома угљеника (као што су кисеоник, водоник, азот итд.), тако да постепено карбонизује, формирајући аморфни угљеник или микрокристалну структуру угљеника. Овај процес је кључни корак у формирању угљеничног скелета. Температура је генерално између 1000-1800 ℃, углавном термичка реакција кондензације, већина графитних грејача се користи за грејање.
Карактеристике: Главна компонента карбонизованог материјала је угљеник, структура је углавном аморфни угљеник или хаотична графитна структура, његова електрична проводљивост, механичка својства у поређењу са производом пре оксидације имају значајно повећање.
3. Графитизацијаје даља термичка обрада производа карбонизације на вишим температурама како би се структура аморфног угљеника или микрокристалног угљеника претворила у уређенију кристалну структуру графита. Деловањем високе температуре, атоми угљеника се преуређују и формирају хексагоналну структуру решеткастих слојева са високим степеном оријентације, чиме се значајно побољшава електрична и топлотна проводљивост и механичка чврстоћа материјала.
Карактеристике: Графитизовани производ има високо кристалну графитну структуру, која пружа одличну електричну и топлотну проводљивост, као и високу специфичну чврстоћу и специфични модул еластичности. На пример, високомодулниугљенична влакнадобијају се високим степеном графитизације.
Специфични кораци и захтеви за опрему за претходну оксидацију, карбонизацију и графитизацију:
Претходна оксидација: спроводи се на ваздуху на контролисаној температури од 200-300°C. Потребно је применити затезање да би се смањило скупљање влакана.
Карбонизација: спроводи се у инертној атмосфери са постепеним повећањем температуре на 1000-2000°C.
Графитизација: врши се на вишим температурама (2000-3000°C), обично у вакууму или у инертној атмосфери.
Време објаве: 22. мај 2025.
