Τα ακατέργαστα σύρματα με βάση το PAN πρέπει να προοξειδωθούν, να ανθρακωθούν σε χαμηλή θερμοκρασία και να ανθρακωθούν σε υψηλή θερμοκρασία για να σχηματίσουνίνες άνθρακακαι στη συνέχεια γραφιτοποιείται για να σχηματίσει ίνες γραφίτη. Η θερμοκρασία φτάνει από 200℃ έως 2000-3000℃, γεγονός που εκτελεί διαφορετικές αντιδράσεις και σχηματίζει διαφορετικές δομές, οι οποίες με τη σειρά τους έχουν διαφορετικές ιδιότητες.
1. Στάδιο πυρόλυσης:Προοξείδωση στο τμήμα χαμηλής θερμοκρασίας, ενανθράκωση χαμηλής θερμοκρασίας στο τμήμα υψηλής θερμοκρασίας
Η προ-οξείδωση αρυλίωση συμβαίνει, η διάρκεια είναι σχεδόν 100 λεπτά, η θερμοκρασία είναι 200-300 ℃, ο σκοπός είναι η θερμοπλαστική γραμμική μακρομοριακή αλυσίδα PAN σε μη πλαστική ανθεκτική στη θερμότητα τραπεζοειδή δομή, η κύρια αντίδραση για τη μακρομοριακή αλυσίδα είναι η κυκλοποίηση και η διαμοριακή διασύνδεση, συνοδευόμενη από αντίδραση πυρόλυσης και απελευθέρωση πολλών μικρών μορίων. Ο δείκτης αρυλίωσης είναι γενικά 40-60%.
Θερμοκρασία ενανθράκωσης χαμηλής θερμοκρασίαςείναι γενικά 300-800 ℃, κυρίως αντίδραση θερμικής πυρόλυσης, που χρησιμοποιεί κυρίως θέρμανση ηλεκτρικού κλιβάνου υψηλής θερμοκρασίας, το στάδιο παράγει μεγάλη ποσότητα καυσαερίων και πίσσας.
Χαρακτηριστικά: Το χρώμα της προ-οξειδωμένης ίνας θα γίνει πιο σκούρο, συνήθως μαύρο, αλλά διατηρεί ακόμα τη μορφολογία της ίνας, η εσωτερική δομή έχει υποστεί έναν ορισμένο βαθμό χημικών αλλαγών, τον σχηματισμό ενός αριθμού λειτουργικών ομάδων που περιέχουν οξυγόνο και δομής διασύνδεσης, θέτοντας τα θεμέλια για την επακόλουθη ενανθράκωση.
2. Στάδιο (υψηλής θερμοκρασίας) ενανθράκωσης, είναι η προοξείδωση του προδρόμου σε αδρανή ατμόσφαιρα σε υψηλή θερμοκρασία αποσύνθεσης, η οποία απομακρύνεται εκτός από ετεροάτομα άνθρακα (όπως οξυγόνο, υδρογόνο, άζωτο, κ.λπ.), έτσι ώστε η σταδιακή ενανθράκωση, ο σχηματισμός άμορφου άνθρακα ή μικροκρυσταλλικής δομής άνθρακα. Αυτή η διαδικασία είναι ένα βασικό βήμα στο σχηματισμό του σκελετού άνθρακα. Η θερμοκρασία είναι γενικά μεταξύ 1000-1800 ℃, κυρίως θερμική αντίδραση συμπύκνωσης, οι περισσότεροι από τους θερμαντήρες γραφίτη χρησιμοποιούνται για θέρμανση.
Χαρακτηριστικά: Το κύριο συστατικό του ανθρακωμένου υλικού είναι ο άνθρακας, η δομή του είναι ως επί το πλείστον άμορφος άνθρακας ή χαοτική δομή γραφίτη, η ηλεκτρική αγωγιμότητά του και οι μηχανικές του ιδιότητες σε σύγκριση με το προϊόν προ-οξείδωσης έχουν σημαντική αύξηση.
3. Γραφιτοποίησηείναι μια περαιτέρω θερμική επεξεργασία προϊόντων ενανθράκωσης σε υψηλότερες θερμοκρασίες για την προώθηση της δομής του άμορφου άνθρακα ή του μικροκρυσταλλικού άνθρακα σε μια πιο οργανωμένη κρυσταλλική δομή γραφίτη. Μέσω της δράσης της υψηλής θερμοκρασίας, τα άτομα άνθρακα αναδιατάσσονται για να σχηματίσουν μια εξαγωνική δομή στρώματος πλέγματος με υψηλό βαθμό προσανατολισμού, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά την ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα και τη μηχανική αντοχή του υλικού.
Χαρακτηριστικά: Το γραφιτοποιημένο προϊόν έχει μια εξαιρετικά κρυσταλλική δομή γραφίτη, η οποία παρέχει εξαιρετική ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, καθώς και υψηλή ειδική αντοχή και ειδικό μέτρο ελαστικότητας. Για παράδειγμα, υψηλό μέτρο ελαστικότηταςίνες άνθρακαλαμβάνονται μέσω υψηλού βαθμού γραφιτοποίησης.
Συγκεκριμένα βήματα και απαιτήσεις εξοπλισμού για προοξείδωση, ενανθράκωση και γραφιτοποίηση:
Προοξείδωση: πραγματοποιείται στον αέρα σε ελεγχόμενη θερμοκρασία 200-300°C. Απαιτείται εφαρμογή τάσης για τη μείωση της συρρίκνωσης των ινών.
Ενανθράκωση: πραγματοποιείται σε αδρανή ατμόσφαιρα με σταδιακή αύξηση της θερμοκρασίας στους 1000-2000°C.
Γραφιτοποίηση: πραγματοποιείται σε υψηλότερες θερμοκρασίες (2000-3000°C), συνήθως σε κενό ή σε αδρανή ατμόσφαιρα.
Ώρα δημοσίευσης: 22 Μαΐου 2025
