PAN-gebaseerde rou drade moet vooraf geoksideer, lae-temperatuur gekarboniseer en hoë-temperatuur gekarboniseer word om te vormkoolstofvesels, en dan gegrafiseer om grafietvesels te maak. Die temperatuur wissel van 200℃ tot 2000-3000℃, wat verskillende reaksies uitvoer en verskillende strukture vorm, wat weer verskillende eienskappe het.
1. Pirolise-stadium:Voor-oksidasie in die lae-temperatuur deel, lae-temperatuur karbonisering in die hoë-temperatuur deel
Voor-oksidasie-arilering vind plaas, die duur van byna 100 minute, die temperatuur van 200-300 ℃, die doel is om termoplastiese PAN lineêre makromolekulêre ketting in 'n nie-plastiese hittebestande trapesiumvormige struktuur te omskep, die hoofreaksie vir die siklisering en intermolekulêre kruisbinding van die makromolekulêre ketting, gepaardgaande met 'n pirolise-reaksie en die vrystelling van baie klein molekules. Die arileringsindeks is gewoonlik 40-60%.
Lae-temperatuur karboniseringstemperatuuris oor die algemeen 300-800 ℃, hoofsaaklik termiese kraakreaksie, meestal met behulp van hoëtemperatuur-elektriese oonddraadverhitting, die stadium produseer 'n groot hoeveelheid uitlaatgas en teer.
Eienskappe: Die kleur van die vooraf-geoksideerde vesel sal donkerder word, gewoonlik swart, maar behou steeds die morfologie van die vesel, die interne struktuur het 'n sekere mate van chemiese veranderinge ondergaan, die vorming van 'n aantal suurstofbevattende funksionele groepe en kruisbindingsstrukture, wat die grondslag lê vir die daaropvolgende karbonisering.
2. (Hoëtemperatuur) karboniseringsfase, is die voor-oksidasie van die voorloper in 'n inerte atmosfeer by hoë temperatuur ontbinding, wat benewens koolstofheteroatome (soos suurstof, waterstof, stikstof, ens.) verwyder, sodat die geleidelike karbonisering plaasvind, die vorming van amorfe koolstof of mikrokristallyne koolstofstruktuur. Hierdie proses is 'n sleutelstap in die vorming van die koolstofskelet. Die temperatuur is gewoonlik tussen 1000-1800 ℃, hoofsaaklik termiese kondensasiereaksie, die meeste van die grafietverwarmers word vir verhitting gebruik.
Eienskappe: Die hoofkomponent van die gekarboniseerde materiaal is koolstof, die struktuur is meestal amorfe koolstof of chaotiese grafietstruktuur, die elektriese geleidingsvermoë en meganiese eienskappe daarvan het beduidend toegeneem in vergelyking met die voor-oksidasieproduk.
3. Grafitisasieis 'n verdere hittebehandeling van karboniseringsprodukte by hoër temperature om die struktuur van amorfe koolstof of mikrokristallyne koolstof tot 'n meer ordelike grafietkristalstruktuur te bevorder. Deur die werking van hoë temperatuur word koolstofatome herrangskik om 'n seshoekige roosterlaagstruktuur met 'n hoë mate van oriëntasie te vorm, wat die elektriese en termiese geleidingsvermoë en meganiese sterkte van die materiaal aansienlik verbeter.
Eienskappe: Die gegrafitiseerde produk het 'n hoogs kristallyne grafietstruktuur, wat uitstekende elektriese en termiese geleidingsvermoë bied, sowel as hoë spesifieke sterkte en spesifieke modulus. Byvoorbeeld, hoë-moduluskoolstofveselsword verkry deur 'n hoë mate van grafitisering.
Spesifieke stappe en toerustingvereistes vir voor-oksidasie, karbonisering en grafitisering:
Voor-oksidasie: uitgevoer in lug teen 'n beheerde temperatuur van 200-300°C. Spanning moet toegepas word om veselkrimping te verminder.
Karbonisering: uitgevoer in 'n inerte atmosfeer met 'n geleidelike temperatuurverhoging tot 1000-2000°C.
Grafitisasie: uitgevoer by hoër temperature (2000-3000°C), gewoonlik in 'n vakuum of in 'n inerte atmosfeer.
Plasingstyd: 22 Mei 2025
