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Comment distinguer la différence entre préoxydation/carbonisation/graphitisation

Les fils bruts à base de PAN doivent être pré-oxydés, carbonisés à basse température et carbonisés à haute température pour formerfibres de carbone, puis graphitisé pour obtenir des fibres de graphite. La température varie de 200 °C à 2 000-3 000 °C, ce qui entraîne différentes réactions et forme différentes structures, aux propriétés différentes.
1. Étape de pyrolyse :Préoxydation dans la partie basse température, carbonisation basse température dans la partie haute température
L'arylation pré-oxydative se produit pendant près de 100 minutes à une température de 200 à 300 °C. Son objectif est de transformer la chaîne macromoléculaire linéaire de PAN en une structure trapézoïdale thermoplastique et résistante à la chaleur. La réaction principale de cyclisation et de réticulation intermoléculaire de la chaîne macromoléculaire s'accompagne d'une réaction de pyrolyse et de la libération de nombreuses petites molécules. L'indice d'arylation est généralement compris entre 40 et 60 %.
Température de carbonisation à basse températureest généralement de 300 à 800 ℃, principalement une réaction de craquage thermique, utilisant principalement un chauffage par fil de four électrique à haute température, l'étape produit une grande quantité de gaz d'échappement et de goudron.
Caractéristiques : La couleur de la fibre pré-oxydée deviendra plus foncée, généralement noire, mais conservera toujours la morphologie de la fibre, la structure interne a subi un certain degré de changements chimiques, la formation d'un certain nombre de groupes fonctionnels contenant de l'oxygène et une structure de réticulation, posant les bases de la carbonisation ultérieure.
2. Étape de carbonisation (à haute température), est la préoxydation du précurseur en atmosphère inerte à haute température, qui se décompose, éliminant les hétéroatomes de carbone (tels que l'oxygène, l'hydrogène, l'azote, etc.), de sorte que la carbonisation progressive aboutit à la formation d'une structure de carbone amorphe ou microcristalline. Ce processus est une étape clé dans la formation du squelette carboné. La température est généralement comprise entre 1 000 et 1 800 °C, principalement par condensation thermique, et la plupart des éléments chauffants en graphite sont utilisés pour le chauffage.
Caractéristiques : Le composant principal du matériau carbonisé est le carbone, la structure est principalement du carbone amorphe ou une structure de graphite chaotique, sa conductivité électrique, ses propriétés mécaniques par rapport au produit de pré-oxydation ont une augmentation significative.
3. graphitisationIl s'agit d'un traitement thermique supplémentaire des produits de carbonisation à haute température visant à transformer le carbone amorphe ou microcristallin en une structure cristalline de graphite plus ordonnée. Sous l'effet de la température élevée, les atomes de carbone se réorganisent pour former une structure de couche hexagonale fortement orientée, améliorant ainsi significativement la conductivité électrique et thermique ainsi que la résistance mécanique du matériau.
Caractéristiques : Le produit graphité présente une structure graphite hautement cristalline, qui lui confère une excellente conductivité électrique et thermique, ainsi qu'une résistance et un module spécifiques élevés. Par exemple, un module élevéfibres de carbonesont obtenus grâce à un degré élevé de graphitisation.
Étapes spécifiques et exigences en matière d’équipement pour la préoxydation, la carbonisation et la graphitisation :
Préoxydation : réalisée à l'air libre à une température contrôlée de 200 à 300 °C. Une tension est nécessaire pour réduire le retrait des fibres.
Carbonisation : réalisée sous atmosphère inerte avec une augmentation progressive de la température jusqu'à 1000-2000°C.
Graphitisation : réalisée à des températures plus élevées (2000-3000°C), généralement sous vide ou sous atmosphère inerte.

Comment distinguer la différence entre pré-oxydation-carbonisation-graphitisation


Date de publication : 22 mai 2025