PAN 기반 원시 와이어는 형성을 위해 사전 산화, 저온 탄화 및 고온 탄화가 필요합니다.탄소 섬유, 그리고 흑연화하여 흑연 섬유를 만듭니다. 온도는 200℃에서 2000~3000℃까지 이르며, 이 과정에서 다양한 반응이 일어나고 다양한 구조가 형성되어 각 구조마다 특성이 다릅니다.
1. 열분해 단계:저온부에서는 전산화, 고온부에서는 저온탄화
사전 산화 아릴화 반응은 약 100분 동안 진행되며, 온도는 200~300℃입니다. 이 반응의 목적은 열가소성 PAN 선형 거대 분자 사슬을 비가소성 내열성 사다리꼴 구조로 변환하는 것입니다. 이 반응의 주요 목적은 거대 분자 사슬의 고리화 및 분자 간 가교이며, 열분해 반응과 다수의 저분자 방출을 동반합니다. 아릴화 지수는 일반적으로 40~60%입니다.
저온 탄화 온도일반적으로 300~800℃이며, 주로 열분해 반응으로, 주로 고온 전기로 와이어 가열을 사용하며, 이 단계에서는 다량의 배기가스와 타르가 발생합니다.
특성: 사전 산화된 섬유의 색상은 더 어두워지고 보통 검은색이 되지만 섬유의 형태는 여전히 유지되고, 내부 구조는 어느 정도 화학적 변화를 겪었으며, 많은 산소 함유 작용기와 가교 구조가 형성되어 이후 탄화의 기초를 마련합니다.
2. (고온) 탄화 단계는 불활성 분위기에서 고온 분해하여 전구체를 미리 산화시키는 과정으로, 탄소 헤테로원자(산소, 수소, 질소 등)를 제거하여 점진적으로 탄화시켜 비정질 탄소 또는 미정질 탄소 구조를 형성합니다. 이 과정은 탄소 골격 형성의 핵심 단계입니다. 온도는 일반적으로 1000~1800℃이며, 주로 열 축합 반응을 통해 가열합니다. 대부분의 흑연 히터는 가열에 사용됩니다.
특성: 탄화된 물질의 주요 성분은 탄소이고, 구조는 대부분 비정질 탄소 또는 혼돈 흑연 구조이며, 산화 전 생성물에 비해 전기 전도도, 기계적 성질이 현저히 증가했습니다.
3. 흑연화탄화 생성물을 고온에서 추가 열처리하여 비정질 탄소 또는 미정질 탄소의 구조를 더욱 질서 있는 흑연 결정 구조로 개선하는 기술입니다. 고온의 작용으로 탄소 원자는 높은 배향성을 가진 육방정계 격자 구조로 재배열되어 재료의 전기 및 열 전도도와 기계적 강도를 크게 향상시킵니다.
특성: 흑연화 제품은 결정성이 높은 흑연 구조를 가지고 있어 우수한 전기 및 열 전도성과 높은 비강도 및 비탄성률을 제공합니다. 예를 들어, 고탄성률탄소 섬유높은 수준의 흑연화를 통해 얻어진다.
사전 산화, 탄화 및 흑연화를 위한 특정 단계 및 장비 요구 사항:
사전 산화: 200~300°C의 조절된 온도에서 공기 중에서 수행됩니다. 섬유 수축을 줄이기 위해 장력을 가해야 합니다.
탄화: 불활성 분위기에서 온도를 점진적으로 1000~2000°C까지 높이면서 진행합니다.
흑연화: 일반적으로 진공이나 불활성 분위기에서 고온(2000~3000°C)에서 수행됩니다.
게시 시간: 2025년 5월 22일
