Суровите жици базирани на PAN треба да бидат претходно оксидирани, карбонизирани на ниска температура и карбонизирани на висока температура за да формираатјаглеродни влакна, а потоа се графитира за да се направат графитни влакна. Температурата достигнува од 200℃ до 2000-3000℃, при што се извршуваат различни реакции и се формираат различни структури, кои пак имаат различни својства.
1. Фаза на пиролиза:Преоксидација во делот со ниска температура, карбонизација на ниска температура во делот со висока температура
Пред-оксидациска арилација се случува, времетраењето е речиси 100 минути, температурата е 200-300 ℃, целта е да се претвори термопластичниот PAN линеарен макромолекуларен синџир во непластична трапезоидна структура отпорна на топлина, главната реакција за макромолекуларниот синџир е циклизација и меѓумолекуларно вкрстено поврзување, придружена со пиролиза и ослободување на многу мали молекули. Индексот на арилација е генерално 40-60%.
Температура на карбонизација на ниска температурагенерално е 300-800 ℃, главно термичка реакција на крекирање, најчесто со користење на високотемпературно загревање со жица од електрична печка, сцената произведува голема количина на издувни гасови и катран.
Карактеристики: Бојата на претходно оксидираните влакна ќе стане потемна, обично црна, но сепак ја задржува морфологијата на влакното, внатрешната структура претрпела одреден степен на хемиски промени, формирање на голем број функционални групи што содржат кислород и вкрстено-поврзувачка структура, поставувајќи ја основата за последователната карбонизација.
2. Фаза на карбонизација (на висока температура), е преоксидација на прекурсорот во инертна атмосфера на висока температура, распаѓање, отстранување на кој покрај јаглеродните хетероатомите (како што се кислород, водород, азот, итн.), така што постепено се карбонизира, формирајќи аморфен јаглерод или микрокристална јаглеродна структура. Овој процес е клучен чекор во формирањето на јаглеродниот скелет. Температурата е генерално помеѓу 1000-1800 ℃, главно термичка реакција на кондензација, повеќето од графитните грејачи се користат за греење.
Карактеристики: Главната компонента на карбонизираниот материјал е јаглерод, структурата е претежно аморфен јаглерод или хаотична графитна структура, неговата електрична спроводливост, механичките својства во споредба со производот пред оксидација имаат значително зголемување.
3. Графитизацијае понатамошен термички третман на производите од карбонизација на повисоки температури за да се промовира структурата на аморфен јаглерод или микрокристален јаглерод во поуредна графитна кристална структура. Преку дејството на висока температура, атомите на јаглерод се преуредуваат за да формираат хексагонална решеткаста структура со висок степен на ориентација, со што значително се подобрува електричната и топлинската спроводливост и механичката цврстина на материјалот.
Карактеристики: Графитизираниот производ има висококристална графитна структура, што обезбедува одлична електрична и топлинска спроводливост, како и висока специфична цврстина и специфичен модул. На пример, висок модулјаглеродни влакнасе добиваат преку висок степен на графитизација.
Специфични чекори и барања за опрема за преоксидација, карбонизација и графитизација:
Преоксидација: се изведува на воздух на контролирана температура од 200-300°C. Потребно е да се примени затегнување за да се намали собирање на влакната.
Карбонизација: се изведува во инертна атмосфера со постепено зголемување на температурата до 1000-2000°C.
Графитизација: се изведува на повисоки температури (2000-3000°C), обично во вакуум или во инертна атмосфера.
Време на објавување: 22 мај 2025 година
