PAN bāzes neapstrādātiem vadiem jābūt iepriekš oksidētiem, karbonizētiem zemā temperatūrā un karbonizētiem augstā temperatūrā, lai tie veidotosoglekļa šķiedrasun pēc tam grafitizē, lai iegūtu grafīta šķiedras. Temperatūra sasniedz no 200 ℃ līdz 2000-3000 ℃, kā rezultātā notiek dažādas reakcijas un veidojas dažādas struktūras, kurām savukārt ir atšķirīgas īpašības.
1. Pirolīzes posms:Preoksidācija zemā temperatūrā, zemā temperatūrā karbonizācija augstā temperatūrā
Preoksidācijas arilēšana notiek aptuveni 100 minūšu laikā 200–300 ℃ temperatūrā, un tās mērķis ir termoplastiskās PAN lineārās makromolekulu ķēdes pārveidošana par neplastisku karstumizturīgu trapecveida struktūru. Galvenā makromolekulu ķēdes reakcija ir ciklizācija un starpmolekulāra šķērssavienošana, ko pavada pirolīzes reakcija un daudzu mazu molekulu izdalīšanās. Arilēšanas indekss parasti ir 40–60%.
Zemas temperatūras karbonizācijas temperatūraparasti ir 300–800 ℃, galvenokārt termiskās krekinga reakcija, galvenokārt izmantojot augstas temperatūras elektriskās krāsns stieples sildīšanu, posmā rodas liels daudzums izplūdes gāzu un darvas.
Raksturojums: Preoksidētās šķiedras krāsa kļūs tumšāka, parasti melna, bet joprojām saglabāsies šķiedras morfoloģija, iekšējā struktūra ir piedzīvojusi zināmas ķīmiskas izmaiņas, veidojusies vairākas skābekli saturošas funkcionālās grupas un veidojusies šķērssavienojuma struktūra, liekot pamatu turpmākai karbonizācijai.
2. (Augstas temperatūras) karbonizācijas posms, ir prekursora iepriekšēja oksidēšanās inertā atmosfērā augstā temperatūrā, sadalīšanās, papildus oglekļa heteroatomiem (piemēram, skābeklim, ūdeņradim, slāpeklim utt.), kā rezultātā pakāpeniski karbonizējas, veidojot amorfu oglekli vai mikrokristālisku oglekļa struktūru. Šis process ir galvenais solis oglekļa skeleta veidošanā. Temperatūra parasti ir no 1000 līdz 1800 ℃, galvenokārt termiskās kondensācijas reakcija, un lielākoties grafīta sildītājus izmanto sildīšanai.
Raksturojums: Karbonizētā materiāla galvenā sastāvdaļa ir ogleklis, struktūra pārsvarā ir amorfa oglekļa vai haotiska grafīta struktūra, tās elektrovadītspēja, mehāniskās īpašības, salīdzinot ar pirmsoksidācijas produktu, ir ievērojami palielinājušās.
3. Grafitizācijair karbonizācijas produktu tālāka termiskā apstrāde augstākās temperatūrās, lai veicinātu amorfā oglekļa vai mikrokristāliskā oglekļa struktūras pārveidošanu par sakārtotāku grafīta kristāla struktūru. Augstas temperatūras ietekmē oglekļa atomi tiek pārkārtoti, veidojot sešstūra režģa slāņu struktūru ar augstu orientācijas pakāpi, tādējādi ievērojami uzlabojot materiāla elektrisko un siltumvadītspēju, kā arī mehānisko izturību.
Raksturojums: Grafitizētajam produktam ir ļoti kristāliska grafīta struktūra, kas nodrošina izcilu elektrovadītspēju un siltumvadītspēju, kā arī augstu īpatnējo izturību un īpatnējo moduli. Piemēram, augsts modulisoglekļa šķiedrasiegūst, pateicoties augstai grafitizācijas pakāpei.
Īpašas darbības un aprīkojuma prasības priekšoksidēšanai, karbonizēšanai un grafitizācijai:
Priekšoksidēšana: tiek veikta gaisā kontrolētā temperatūrā 200–300 °C. Lai samazinātu šķiedru saraušanos, jāpieliek spriegojums.
Karbonizācija: tiek veikta inertā atmosfērā, pakāpeniski paaugstinot temperatūru līdz 1000–2000 °C.
Grafitizācija: tiek veikta augstākā temperatūrā (2000–3000 °C), parasti vakuumā vai inertā atmosfērā.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 22. maijs
