A PAN alapú nyers huzalokat előoxidálni, alacsony hőmérsékleten karbonizálni és magas hőmérsékleten karbonizálni kell a formáláshozszénszálak, majd grafitizálják grafitszálak előállításához. A hőmérséklet 200 ℃ és 2000-3000 ℃ között mozog, ami különböző reakciókat eredményez és különböző szerkezeteket hoz létre, amelyek viszont eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek.
1. Pirolízis szakasz:Előoxidáció az alacsony hőmérsékletű részben, alacsony hőmérsékletű karbonizáció a magas hőmérsékletű részben
Az oxidáció előtti arilezés közel 100 percig tart, 200-300 ℃ hőmérsékleten történik. A cél a hőre lágyuló PAN lineáris makromolekuláris lánc nem képlékeny, hőálló trapéz szerkezetté alakítása. A makromolekuláris lánc fő reakciója a ciklizáció és az intermolekuláris térhálósodás, amelyet pirolízis reakció és számos kis molekula felszabadulása kísér. Az arilezési index általában 40-60%.
Alacsony hőmérsékletű karbonizációs hőmérsékletáltalában 300-800 ℃, főként termikus krakkolási reakció, többnyire magas hőmérsékletű elektromos kemencében történő huzalfűtéssel, a szakasz nagy mennyiségű kipufogógázt és kátrányt termel.
Jellemzők: Az előoxidált szál színe sötétebbé, általában feketévé válik, de megtartja a szál morfológiáját, a belső szerkezet bizonyos fokú kémiai változáson ment keresztül, számos oxigéntartalmú funkciós csoport és térhálósodási szerkezet alakult ki, megalapozva a későbbi karbonizációt.
2. (Magas hőmérsékletű) karbonizációs szakasz, a prekurzor inert atmoszférában, magas hőmérsékleten történő bomlása után, amely a szénheteroatomok (például oxigén, hidrogén, nitrogén stb.) mellett eltávolításra kerül, így fokozatos karbonizáció, amorf szén vagy mikrokristályos szénszerkezet kialakulása következik be. Ez a folyamat kulcsfontosságú lépés a szénváz kialakulásában. A hőmérséklet általában 1000-1800 ℃ között van, főként termikus kondenzációs reakció, a legtöbb grafitfűtőt használnak fűtésre.
Jellemzők: A karbonizált anyag fő alkotóeleme a szén, a szerkezet többnyire amorf szén vagy kaotikus grafit szerkezetű, elektromos vezetőképessége, mechanikai tulajdonságai az oxidáció előtti termékhez képest jelentősen megnőnek.
3. Grafitizációa karbonizációs termékek további hőkezelése magasabb hőmérsékleten, hogy az amorf szén vagy mikrokristályos szén szerkezetét rendezettebb grafitkristályszerkezetté alakítsák. Magas hőmérséklet hatására a szénatomok átrendeződnek, így egy hatszögletű rácsszerkezetet képeznek, amely nagyfokú orientációval rendelkezik, ezáltal jelentősen javítva az anyag elektromos és hővezető képességét, valamint mechanikai szilárdságát.
Jellemzők: A grafitizált termék erősen kristályos grafitszerkezettel rendelkezik, amely kiváló elektromos és hővezető képességet, valamint nagy fajlagos szilárdságot és fajlagos modulust biztosít. Például nagy modulusúszénszálaknagyfokú grafitizációval nyerhetők.
Az előoxidáció, karbonizálás és grafitizálás konkrét lépései és berendezéskövetelményei:
Előoxidáció: levegőn, szabályozott 200-300°C-os hőmérsékleten végezzük. A szálak zsugorodásának csökkentése érdekében feszültséget kell alkalmazni.
Karbonizálás: inert atmoszférában, fokozatos hőmérséklet-emeléssel 1000-2000°C-ra.
Grafitizálás: magasabb hőmérsékleten (2000-3000°C), általában vákuumban vagy inert atmoszférában végzik.
Közzététel ideje: 2025. május 22.
