PAN pagrindu pagaminti neapdoroti laidai turi būti iš anksto oksiduoti, karbonizuoti žemoje temperatūroje ir karbonizuoti aukštoje temperatūroje, kad susidarytųanglies pluoštai, o tada grafitizuojamas, kad susidarytų grafito pluoštai. Temperatūra siekia nuo 200 ℃ iki 2000–3000 ℃, todėl vyksta skirtingos reakcijos ir susidaro skirtingos struktūros, kurios savo ruožtu turi skirtingas savybes.
1. Pirolizės etapas:Žemos temperatūros dalyje – išankstinis oksidavimas, aukštos temperatūros dalyje – žemos temperatūros karbonizavimas
Priešoksidacinis arilinimas vyksta maždaug 100 minučių, jo temperatūra yra 200–300 ℃. Jo tikslas – termoplastinę PAN linijinę makromolekulinę grandinę paversti neplastine karščiui atsparia trapecijos formos struktūra. Pagrindinė makromolekulinės grandinės reakcija yra ciklizacija ir tarpmolekuliniai skersiniai ryšiai, lydimi pirolizės reakcijos ir daugelio mažų molekulių išsiskyrimo. Arilinimo indeksas paprastai yra 40–60 %.
Žemos temperatūros karbonizacijos temperatūraPaprastai temperatūra yra 300–800 ℃, daugiausia vyksta terminio krekingo reakcija, dažniausiai naudojant aukštos temperatūros elektrinės krosnies vielos kaitinimą, etape išsiskiria didelis kiekis išmetamųjų dujų ir dervos.
Charakteristikos: Iš anksto oksiduoto pluošto spalva taps tamsesnė, dažniausiai juoda, tačiau vis tiek išlaiko pluošto morfologiją, vidinė struktūra patyrė tam tikrus cheminius pokyčius, susidarė daug deguonies turinčių funkcinių grupių ir susijungė skersiniais ryšiais, padėdami pagrindą vėlesnei karbonizacijai.
2. (Aukštos temperatūros) karbonizacijos etapas, yra pirmtako išankstinė oksidacija inertinėje atmosferoje aukštoje temperatūroje, kurios metu pašalinami anglies heteroatomai (pvz., deguonis, vandenilis, azotas ir kt.), todėl palaipsniui karbonizuojama ir susidaro amorfinė anglis arba mikrokristalinė anglies struktūra. Šis procesas yra pagrindinis anglies skeleto formavimosi etapas. Temperatūra paprastai yra nuo 1000 iki 1800 ℃, daugiausia vyksta terminės kondensacijos reakcija, dauguma grafito šildytuvų naudojami šildymui.
Charakteristikos: Pagrindinis karbonizuotos medžiagos komponentas yra anglis, struktūra dažniausiai yra amorfinės anglies arba chaotiškos grafito struktūros, jos elektrinis laidumas, mechaninės savybės, palyginti su priešoksidacijos produktu, žymiai padidėja.
3. Grafitizacijayra tolesnis karbonizacijos produktų terminis apdorojimas aukštesnėje temperatūroje, siekiant paskatinti amorfinės anglies arba mikrokristalinės anglies struktūros pasikeitimą į tvarkingesnę grafito kristalinę struktūrą. Veikiant aukštai temperatūrai, anglies atomai pertvarkomi į šešiakampę gardelės sluoksnio struktūrą su aukštu orientacijos laipsniu, taip žymiai pagerinant medžiagos elektrinį ir šiluminį laidumą bei mechaninį stiprumą.
Charakteristikos: Grafituotas produktas turi labai kristalinę grafito struktūrą, kuri užtikrina puikų elektrinį ir šilumos laidumą, taip pat didelį savitąjį stiprį ir savitąjį modulį. Pavyzdžiui, didelis modulisanglies pluoštaigaunami dėl didelio grafitizacijos laipsnio.
Konkretūs etapai ir įrangos reikalavimai išankstiniam oksidavimui, karbonizavimui ir grafitizavimui:
Išankstinė oksidacija: atliekama ore kontroliuojamoje 200–300 °C temperatūroje. Norint sumažinti pluošto susitraukimą, reikia taikyti įtempimą.
Karbonizavimas: atliekamas inertinėje atmosferoje, palaipsniui didinant temperatūrą iki 1000–2000 °C.
Grafitizavimas: atliekamas aukštesnėje temperatūroje (2000–3000 °C), dažniausiai vakuume arba inertinėje atmosferoje.
Įrašo laikas: 2025 m. gegužės 22 d.
