Wayar mentah berasaskan PAN perlu dioksidakan terlebih dahulu, dikarbonkan pada suhu rendah, dan dikarbonkan pada suhu tinggi untuk membentukgentian karbon, dan kemudian digrafitkan untuk membuat gentian grafit. Suhunya mencapai dari 200℃ hingga 2000-3000℃, yang menjalankan tindak balas yang berbeza dan membentuk struktur yang berbeza, yang seterusnya mempunyai sifat yang berbeza.
1. Peringkat pirolisis:Pra-pengoksidaan di bahagian suhu rendah, pengkarbonan suhu rendah di bahagian suhu tinggi
Arilasi pra-pengoksidaan berlaku, tempohnya hampir 100 minit, suhu 200-300 ℃, tujuannya adalah untuk membentuk rantai makromolekul linear PAN termoplastik menjadi struktur trapezoid tahan haba bukan plastik, tindak balas utama untuk rantai makromolekul siklisasi dan silang silang antara molekul, disertai dengan tindak balas pirolisis dan pembebasan banyak molekul kecil. Indeks arilasi secara amnya 40-60%.
Suhu pengkarbonan suhu rendahSecara amnya, suhu 300-800 ℃, terutamanya tindak balas keretakan haba, kebanyakannya menggunakan pemanasan dawai relau elektrik suhu tinggi, pentas menghasilkan sejumlah besar gas ekzos dan tar.
Ciri-ciri: Warna gentian pra-oksida akan menjadi lebih gelap, biasanya hitam, tetapi masih mengekalkan morfologi gentian, struktur dalaman telah mengalami perubahan kimia tertentu, pembentukan beberapa kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen dan struktur silang, meletakkan asas untuk pengkarbonan berikutnya.
2. Peringkat pengkarbonan (suhu tinggi), ialah pra-pengoksidaan prekursor dalam atmosfera lengai pada penguraian suhu tinggi, penyingkiran yang selain daripada heteroatom karbon (seperti oksigen, hidrogen, nitrogen, dll.), supaya pengkarbonan secara beransur-ansur, pembentukan struktur karbon amorfus atau karbon mikrokristalin. Proses ini merupakan langkah utama dalam pembentukan rangka karbon. Suhu biasanya antara 1000-1800 ℃, terutamanya tindak balas pemeluwapan haba, kebanyakan pemanas grafit digunakan untuk pemanasan.
Ciri-ciri: Komponen utama bahan berkarbon ialah karbon, strukturnya kebanyakannya karbon amorfus atau struktur grafit huru-hara, kekonduksian elektrik, sifat mekanikalnya berbanding produk pra-pengoksidaan mempunyai peningkatan yang ketara.
3. Penggrafitanmerupakan rawatan haba selanjutnya bagi produk pengkarbonan pada suhu yang lebih tinggi untuk menggalakkan struktur karbon amorfus atau karbon mikrokristalin kepada struktur kristal grafit yang lebih teratur. Melalui tindakan suhu tinggi, atom karbon disusun semula untuk membentuk struktur lapisan kekisi heksagon dengan orientasi yang tinggi, sekali gus meningkatkan kekonduksian elektrik dan haba serta kekuatan mekanikal bahan dengan ketara.
Ciri-ciri: Produk bergrafit mempunyai struktur grafit yang sangat berhablur, yang memberikan kekonduksian elektrik dan haba yang sangat baik, serta kekuatan spesifik yang tinggi dan modulus spesifik. Contohnya, modulus tinggigentian karbondiperoleh melalui tahap grafitisasi yang tinggi.
Langkah-langkah khusus dan keperluan peralatan untuk pra-pengoksidaan, pengkarbonan dan penggrafitan:
Pra-pengoksidaan: dijalankan di udara pada suhu terkawal 200-300°C. Tegangan perlu dikenakan untuk mengurangkan pengecutan gentian.
Pengkarbonan: dijalankan dalam atmosfera lengai dengan peningkatan suhu secara beransur-ansur kepada 1000-2000°C.
Penggrafitan: dijalankan pada suhu yang lebih tinggi (2000-3000°C), biasanya dalam vakum atau dalam atmosfera lengai.
Masa siaran: 22 Mei 2025
