प्री-ऑक्सीकरण/कार्बोनाइजेशन/ग्रेफाइटीकरण के बीच अंतर कैसे पहचानें

पैन-आधारित कच्चे तारों को बनाने के लिए उन्हें पूर्व-ऑक्सीकृत, निम्न-तापमान पर कार्बनीकृत और उच्च-तापमान पर कार्बनीकृत किया जाना आवश्यक है।कार्बन फाइबर, और फिर ग्रेफाइट फाइबर बनाने के लिए ग्रेफाइटीकरण किया जाता है। तापमान 200°C से 2000-3000°C तक पहुँच जाता है, जिससे विभिन्न अभिक्रियाएँ होती हैं और विभिन्न संरचनाएँ बनती हैं, जिनके गुण भी भिन्न होते हैं।
1. पायरोलिसिस चरण:निम्न-तापमान भाग में पूर्व-ऑक्सीकरण, उच्च-तापमान भाग में निम्न-तापमान कार्बनीकरण
ऑक्सीकरण-पूर्व ऐरिलीकरण होता है, जिसकी अवधि लगभग 100 मिनट होती है, तापमान 200-300 ℃ होता है। इसका उद्देश्य थर्मोप्लास्टिक पैन रैखिक वृहद-आणविक श्रृंखला को अप्लास्टिक ऊष्मा-प्रतिरोधी समलम्बाकार संरचना में परिवर्तित करना है। वृहद-आणविक श्रृंखला के चक्रीकरण और अंतर-आणविक क्रॉसलिंकिंग की मुख्य अभिक्रिया, पायरोलिसिस अभिक्रिया और अनेक छोटे अणुओं के विमोचन के साथ होती है। ऐरिलीकरण सूचकांक सामान्यतः 40-60% होता है।
निम्न-तापमान कार्बोनाइजेशन तापमानआम तौर पर 300-800 ℃ है, मुख्य रूप से थर्मल क्रैकिंग प्रतिक्रिया, ज्यादातर उच्च तापमान वाले इलेक्ट्रिक भट्ठी तार हीटिंग का उपयोग करते हुए, चरण बड़ी मात्रा में निकास गैस और टार का उत्पादन करता है।
विशेषताएं: पूर्व-ऑक्सीकृत फाइबर का रंग गहरा हो जाएगा, आमतौर पर काला, लेकिन अभी भी फाइबर की आकृति विज्ञान को बरकरार रखता है, आंतरिक संरचना में रासायनिक परिवर्तनों की एक निश्चित डिग्री आई है, ऑक्सीजन युक्त कार्यात्मक समूहों और क्रॉस-लिंकिंग संरचना की एक संख्या का गठन, बाद के कार्बोनाइजेशन के लिए नींव रखना।
2. (उच्च तापमान) कार्बनीकरण चरणउच्च तापमान पर निष्क्रिय वातावरण में अग्रदूत का पूर्व-ऑक्सीकरण अपघटन है, जिसके निष्कासन से कार्बन विषमपरमाणुओं (जैसे ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, आदि) के अलावा क्रमिक कार्बनीकरण होता है, जिससे अनाकार कार्बन या सूक्ष्म क्रिस्टलीय कार्बन संरचना का निर्माण होता है। यह प्रक्रिया कार्बन कंकाल के निर्माण में एक महत्वपूर्ण चरण है। तापमान आमतौर पर 1000-1800 ℃ के बीच होता है, मुख्यतः ऊष्मीय संघनन अभिक्रिया, और अधिकांश ग्रेफाइट हीटर का उपयोग तापन के लिए किया जाता है।
विशेषताएं: कार्बोनाइज्ड सामग्री का मुख्य घटक कार्बन है, संरचना ज्यादातर अनाकार कार्बन या अराजक ग्रेफाइट संरचना है, इसकी विद्युत चालकता, यांत्रिक गुणों में पूर्व-ऑक्सीकरण उत्पाद की तुलना में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है।
3. ग्राफिटाइजेशनयह उच्च तापमान पर कार्बनीकरण उत्पादों का एक और ऊष्मा उपचार है जो अनाकार कार्बन या सूक्ष्म क्रिस्टलीय कार्बन की संरचना को एक अधिक व्यवस्थित ग्रेफाइट क्रिस्टल संरचना में परिवर्तित करता है। उच्च तापमान की क्रिया के माध्यम से, कार्बन परमाणुओं को पुनर्व्यवस्थित करके एक षट्कोणीय जाली परत संरचना बनाई जाती है जिसमें उच्च स्तर का अभिविन्यास होता है, जिससे पदार्थ की विद्युत और तापीय चालकता और यांत्रिक शक्ति में उल्लेखनीय सुधार होता है।
विशेषताएँ: ग्रेफाइटीकृत उत्पाद में अत्यधिक क्रिस्टलीय ग्रेफाइट संरचना होती है, जो उत्कृष्ट विद्युत और तापीय चालकता के साथ-साथ उच्च विशिष्ट सामर्थ्य और विशिष्ट मापांक प्रदान करती है। उदाहरण के लिए, उच्च-मापांककार्बन फाइबरउच्च स्तर के ग्राफिटाइजेशन के माध्यम से प्राप्त किए जाते हैं।
पूर्व-ऑक्सीकरण, कार्बोनाइजेशन और ग्रेफाइटीकरण के लिए विशिष्ट चरण और उपकरण आवश्यकताएँ:
पूर्व-ऑक्सीकरण: 200-300°C के नियंत्रित तापमान पर हवा में किया जाता है। फाइबर सिकुड़न को कम करने के लिए तनाव लागू करना आवश्यक है।
कार्बनीकरण: निष्क्रिय वातावरण में तापमान में क्रमिक वृद्धि के साथ 1000-2000°C तक किया जाता है।
ग्राफिटाइजेशन: उच्च तापमान (2000-3000°C) पर किया जाता है, आमतौर पर निर्वात या निष्क्रिय वातावरण में।