Els cables crus basats en PAN s'han de preoxidar, carbonitzar a baixa temperatura i carbonitzar a alta temperatura per formar-los.fibres de carboni, i després grafititzat per fer fibres de grafit. La temperatura arriba des dels 200 ℃ fins als 2000-3000 ℃, cosa que porta a terme diferents reaccions i forma diferents estructures, que al seu torn tenen propietats diferents.
1. Fase de piròlisi:Preoxidació a la part de baixa temperatura, carbonització a baixa temperatura a la part d'alta temperatura
L'arilació preoxidativa té lloc, amb una durada de gairebé 100 minuts i una temperatura de 200-300 ℃, amb l'objectiu de convertir la cadena macromolecular lineal PAN termoplàstica en una estructura trapezoïdal resistent a la calor no plàstica. La reacció principal és la ciclització de la cadena macromolecular i l'enllaç reticulat intermolecular, acompanyada d'una reacció de piròlisi i l'alliberament de moltes molècules petites. L'índex d'arilació és generalment del 40-60%.
Temperatura de carbonització a baixa temperaturageneralment és de 300-800 ℃, principalment reacció de craqueig tèrmic, principalment mitjançant escalfament de filferro de forn elèctric d'alta temperatura, l'etapa produeix una gran quantitat de gasos d'escapament i quitrà.
Característiques: El color de la fibra preoxidada es tornarà més fosc, generalment negre, però encara conserva la morfologia de la fibra, l'estructura interna ha experimentat un cert grau de canvis químics, la formació d'una sèrie de grups funcionals que contenen oxigen i una estructura d'enllaços creuats, establint les bases per a la posterior carbonització.
2. Etapa de carbonització (d'alta temperatura)La preoxidació del precursor en una atmosfera inert a alta temperatura es produeix per descomposició, eliminant a més d'heteroàtoms de carboni (com ara oxigen, hidrogen, nitrogen, etc.), de manera que la carbonització gradual forma una estructura de carboni amorf o microcristal·lina. Aquest procés és un pas clau en la formació de l'esquelet de carboni. La temperatura generalment es troba entre 1000 i 1800 ℃, principalment per reacció de condensació tèrmica, i la majoria dels escalfadors de grafit s'utilitzen per escalfar.
Característiques: El component principal del material carbonitzat és el carboni, l'estructura és majoritàriament de carboni amorf o estructura caòtica de grafit, la seva conductivitat elèctrica i les seves propietats mecàniques en comparació amb el producte preoxidat han augmentat significativament.
3. Grafititzacióés un tractament tèrmic addicional dels productes de carbonització a temperatures més altes per promoure l'estructura del carboni amorf o del carboni microcristal·lí a una estructura cristal·lina de grafit més ordenada. Mitjançant l'acció de l'alta temperatura, els àtoms de carboni es reorganitzen per formar una estructura de capa de xarxa hexagonal amb un alt grau d'orientació, millorant així significativament la conductivitat elèctrica i tèrmica i la resistència mecànica del material.
Característiques: El producte grafititzat té una estructura de grafit altament cristal·lina, que proporciona una excel·lent conductivitat elèctrica i tèrmica, així com una alta resistència específica i un mòdul específic. Per exemple, d'alt mòdulfibres de carbonis'obtenen mitjançant un alt grau de grafitització.
Passos específics i requisits d'equipament per a la preoxidació, carbonització i grafitització:
Preoxidació: es duu a terme a l'aire a una temperatura controlada de 200-300 °C. Cal aplicar tensió per reduir la contracció de la fibra.
Carbonització: es duu a terme en una atmosfera inert amb un augment gradual de la temperatura fins a 1000-2000 °C.
Grafitització: es duu a terme a temperatures més elevades (2000-3000 °C), generalment al buit o en una atmosfera inert.
Data de publicació: 22 de maig de 2025
