Kawat mentah berbasis PAN perlu dioksidasi terlebih dahulu, dikarbonisasi suhu rendah, dan dikarbonisasi suhu tinggi untuk membentukserat karbon, lalu digrafitisasi untuk membuat serat grafit. Suhunya mencapai 200℃ hingga 2000-3000℃, yang menghasilkan reaksi berbeda dan membentuk struktur berbeda, yang pada gilirannya memiliki sifat berbeda.
1. Tahap pirolisis:Pra-oksidasi di bagian suhu rendah, karbonisasi suhu rendah di bagian suhu tinggi
Arilasi praoksidasi terjadi, lamanya hampir 100 menit, suhu 200-300 ℃, tujuannya adalah untuk mengubah rantai makromolekul linier PAN termoplastik menjadi struktur trapesium tahan panas non-plastik, reaksi utama untuk rantai makromolekul siklisasi dan ikatan silang intermolekul, disertai dengan reaksi pirolisis dan pelepasan banyak molekul kecil. Indeks arilasi umumnya 40-60%.
Suhu karbonisasi suhu rendahUmumnya 300-800 ℃, terutama reaksi perengkahan termal, sebagian besar menggunakan pemanas kawat tungku listrik suhu tinggi, tahap ini menghasilkan sejumlah besar gas buang dan tar.
Karakteristik: Warna serat pra-teroksidasi akan menjadi lebih gelap, biasanya hitam, tetapi masih mempertahankan morfologi serat, struktur internal telah mengalami tingkat perubahan kimia tertentu, pembentukan sejumlah gugus fungsi yang mengandung oksigen dan struktur ikatan silang, meletakkan dasar untuk karbonisasi berikutnya.
2. Tahap karbonisasi (suhu tinggi), adalah praoksidasi prekursor dalam atmosfer inert pada dekomposisi suhu tinggi, penghilangan yang selain heteroatom karbon (seperti oksigen, hidrogen, nitrogen, dll.), sehingga karbonisasi bertahap, pembentukan karbon amorf atau struktur karbon mikrokristalin. Proses ini merupakan langkah kunci dalam pembentukan kerangka karbon. Suhu umumnya antara 1000-1800 ℃, terutama reaksi kondensasi termal, sebagian besar pemanas grafit digunakan untuk pemanasan.
Karakteristik: Komponen utama bahan berkarbonisasi adalah karbon, strukturnya sebagian besar adalah karbon amorf atau struktur grafit kacau, konduktivitas listriknya, sifat mekanik dibandingkan dengan produk pra-oksidasi mengalami peningkatan yang signifikan.
3. Grafitisasiadalah perlakuan panas lebih lanjut dari produk karbonisasi pada suhu yang lebih tinggi untuk meningkatkan struktur karbon amorf atau karbon mikrokristalin menjadi struktur kristal grafit yang lebih teratur. Melalui aksi suhu tinggi, atom karbon disusun ulang untuk membentuk struktur lapisan kisi heksagonal dengan tingkat orientasi yang tinggi, sehingga secara signifikan meningkatkan konduktivitas listrik dan termal serta kekuatan mekanis material.
Karakteristik: Produk grafit memiliki struktur grafit yang sangat kristal, yang memberikan konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik, serta kekuatan spesifik dan modulus spesifik yang tinggi. Misalnya, modulus tinggiserat karbondiperoleh melalui tingkat grafitasi yang tinggi.
Langkah-langkah khusus dan persyaratan peralatan untuk pra-oksidasi, karbonisasi dan grafitasi:
Pra-oksidasi: dilakukan di udara pada suhu terkendali 200-300°C. Tegangan perlu diberikan untuk mengurangi penyusutan serat.
Karbonisasi: dilakukan dalam atmosfer inert dengan peningkatan suhu secara bertahap hingga 1000-2000°C.
Grafitisasi: dilakukan pada suhu yang lebih tinggi (2000-3000 °C), biasanya dalam ruang hampa atau atmosfer inert.
Waktu posting: 22-Mei-2025
