Paano makilala ang pagkakaiba sa pagitan ng pre-oxidation/carbonization/graphitization

Ang mga hilaw na wire na nakabatay sa PAN ay kailangang pre-oxidized, low-temperature carbonized, at high-temperature carbonized para mabuomga hibla ng carbon, at pagkatapos ay graphitized upang makagawa ng mga graphite fibers. Ang temperatura ay umabot mula 200 ℃ hanggang 2000-3000 ℃, na nagdadala ng iba't ibang mga reaksyon at bumubuo ng iba't ibang mga istraktura, na may iba't ibang mga katangian.
1. Yugto ng Pyrolysis:Pre-oxidation sa mababang temperatura na bahagi, mababang temperatura na carbonization sa mataas na temperatura na bahagi
Pre-oxidation arylation nangyayari, ang haba ng halos 100 minuto, ang temperatura ng 200-300 ℃, ang layunin ay upang thermoplastic PAN linear macromolecular chain sa non-plastic init-lumalaban trapezoidal istraktura, ang pangunahing reaksyon para sa macromolecular chain ng cyclization at intermolecular crosslinking, sinamahan ng pyrolysis reaksyon ng maliit na molekula. Ang index ng arylation ay karaniwang 40-60%.
Mababang temperatura na temperatura ng carbonizationSa pangkalahatan ay 300-800 ℃, higit sa lahat thermal crack reaksyon, karamihan ay gumagamit ng mataas na temperatura ng electric furnace wire heating, ang yugto ay gumagawa ng isang malaking halaga ng maubos na gas at tar,.
Mga Katangian: Ang kulay ng pre-oxidized fiber ay magiging mas madidilim, kadalasang itim, ngunit nananatili pa rin ang morpolohiya ng hibla, ang panloob na istraktura ay sumailalim sa isang tiyak na antas ng mga pagbabago sa kemikal, ang pagbuo ng isang bilang ng mga functional na grupo na naglalaman ng oxygen at istraktura ng cross-link, na naglalagay ng pundasyon para sa kasunod na carbonization.
2. (Mataas na temperatura) yugto ng carbonization, ay ang pre-oxidation ng precursor sa isang hindi gumagalaw na kapaligiran sa mataas na temperatura agnas, pag-alis ng kung saan bilang karagdagan sa carbon heteroatoms (tulad ng oxygen, hydrogen, nitrogen, atbp.), Upang ang unti-unting carbonization, ang pagbuo ng amorphous carbon o microcrystalline carbon istraktura. Ang prosesong ito ay isang mahalagang hakbang sa pagbuo ng carbon skeleton. Ang temperatura sa pangkalahatan ay nasa pagitan ng 1000-1800 ℃, higit sa lahat thermal condensation reaksyon, karamihan sa mga grapayt heater ay ginagamit para sa pagpainit.
Mga Katangian: Ang pangunahing bahagi ng carbonized na materyal ay carbon, ang istraktura ay halos walang hugis carbon o magulong grapayt na istraktura, ang electrical conductivity, mekanikal na katangian kumpara sa pre-oxidation na produkto ay may makabuluhang pagtaas.
3. Graphitizationay isang karagdagang heat treatment ng mga produkto ng carbonization sa mas mataas na temperatura upang isulong ang istraktura ng amorphous carbon o microcrystalline carbon sa isang mas maayos na istraktura ng graphite crystal. Sa pamamagitan ng pagkilos ng mataas na temperatura, ang mga carbon atom ay muling inaayos upang bumuo ng isang hexagonal na istraktura ng layer ng sala-sala na may mataas na antas ng oryentasyon, kaya makabuluhang pagpapabuti ng elektrikal at thermal conductivity at mekanikal na lakas ng materyal.
Mga Katangian: Ang graphitized na produkto ay may napaka-kristal na graphite na istraktura, na nagbibigay ng mahusay na electrical at thermal conductivity, pati na rin ang mataas na tiyak na lakas at tiyak na modulus. Halimbawa, high-modulusmga hibla ng carbonay nakuha sa pamamagitan ng isang mataas na antas ng graphitization.
Mga partikular na hakbang at kinakailangan sa kagamitan para sa pre-oxidation, carbonization at graphitization:
Pre-oxidation: isinasagawa sa hangin sa isang kinokontrol na temperatura na 200-300°C. Ang pag-igting ay kailangang ilapat upang mabawasan ang pag-urong ng hibla.
Carbonization: isinasagawa sa isang hindi gumagalaw na kapaligiran na may unti-unting pagtaas ng temperatura sa 1000-2000 ° C.
Graphitization: isinasagawa sa mas mataas na temperatura (2000-3000°C), kadalasan sa isang vacuum o sa isang inert na kapaligiran.