પ્રી-ઓક્સિડેશન/કાર્બોનાઇઝેશન/ગ્રેફાઇટાઇઝેશન વચ્ચેનો તફાવત કેવી રીતે પારખવો

PAN-આધારિત કાચા વાયરોને પૂર્વ-ઓક્સિડાઇઝ્ડ, ઓછા-તાપમાન કાર્બોનાઇઝ્ડ અને ઉચ્ચ-તાપમાન કાર્બોનાઇઝ્ડ બનાવવા માટે જરૂરી છેકાર્બન ફાઇબર, અને પછી ગ્રેફાઇટ ફાઇબર બનાવવા માટે ગ્રાફિટાઇઝ્ડ. તાપમાન 200℃ થી 2000-3000℃ સુધી પહોંચે છે, જે વિવિધ પ્રતિક્રિયાઓ કરે છે અને વિવિધ રચનાઓ બનાવે છે, જે બદલામાં વિવિધ ગુણધર્મો ધરાવે છે.
1. પાયરોલિસિસ તબક્કો:નીચા-તાપમાનવાળા ભાગમાં પ્રી-ઓક્સિડેશન, ઉચ્ચ-તાપમાનવાળા ભાગમાં નીચા-તાપમાનવાળા કાર્બનાઇઝેશન
પ્રી-ઓક્સિડેશન એરિલેશન થાય છે, લગભગ 100 મિનિટની લંબાઈ, 200-300 ℃ તાપમાન, હેતુ થર્મોપ્લાસ્ટિક PAN રેખીય મેક્રોમોલેક્યુલર સાંકળને બિન-પ્લાસ્ટિક ગરમી-પ્રતિરોધક ટ્રેપેઝોઇડલ માળખામાં રૂપાંતરિત કરવાનો છે, જે ચક્રીયકરણ અને ઇન્ટરમોલેક્યુલર ક્રોસલિંકિંગની મેક્રોમોલેક્યુલર સાંકળ માટે મુખ્ય પ્રતિક્રિયા છે, જેમાં પાયરોલિસિસ પ્રતિક્રિયા અને ઘણા નાના અણુઓના પ્રકાશનનો સમાવેશ થાય છે. એરિલેશન ઇન્ડેક્સ સામાન્ય રીતે 40-60% હોય છે.
નીચા-તાપમાન કાર્બનાઇઝેશન તાપમાનસામાન્ય રીતે 300-800 ℃ હોય છે, મુખ્યત્વે થર્મલ ક્રેકીંગ પ્રતિક્રિયા, મોટે ભાગે ઉચ્ચ-તાપમાન ઇલેક્ટ્રિક ફર્નેસ વાયર હીટિંગનો ઉપયોગ કરીને, સ્ટેજ મોટી માત્રામાં એક્ઝોસ્ટ ગેસ અને ટાર ઉત્પન્ન કરે છે.
લાક્ષણિકતાઓ: પ્રી-ઓક્સિડાઇઝ્ડ ફાઇબરનો રંગ ઘાટો થઈ જશે, સામાન્ય રીતે કાળો, પરંતુ તેમ છતાં તે ફાઇબરનું આકારશાસ્ત્ર જાળવી રાખે છે, આંતરિક માળખું ચોક્કસ પ્રમાણમાં રાસાયણિક ફેરફારોમાંથી પસાર થયું છે, ઓક્સિજન ધરાવતા કાર્યાત્મક જૂથોની સંખ્યા અને ક્રોસ-લિંકિંગ માળખું, અનુગામી કાર્બોનાઇઝેશન માટે પાયો નાખે છે.
2. (ઉચ્ચ-તાપમાન) કાર્બનાઇઝેશન તબક્કો, એ ઉચ્ચ તાપમાનના વિઘટન પર નિષ્ક્રિય વાતાવરણમાં પુરોગામીનું પૂર્વ-ઓક્સિડેશન છે, જે કાર્બન હેટરોઅટોમ્સ (જેમ કે ઓક્સિજન, હાઇડ્રોજન, નાઇટ્રોજન, વગેરે) ઉપરાંત દૂર કરવામાં આવે છે, જેથી ધીમે ધીમે કાર્બનાઇઝેશન થાય, આકારહીન કાર્બન અથવા માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન કાર્બન માળખું બને. આ પ્રક્રિયા કાર્બન હાડપિંજરની રચનામાં એક મુખ્ય પગલું છે. તાપમાન સામાન્ય રીતે 1000-1800 ℃ વચ્ચે હોય છે, મુખ્યત્વે થર્મલ કન્ડેન્સેશન પ્રતિક્રિયા, મોટાભાગના ગ્રેફાઇટ હીટરનો ઉપયોગ ગરમી માટે થાય છે.
લાક્ષણિકતાઓ: કાર્બનાઇઝ્ડ સામગ્રીનો મુખ્ય ઘટક કાર્બન છે, રચના મોટે ભાગે આકારહીન કાર્બન અથવા અસ્તવ્યસ્ત ગ્રેફાઇટ રચના છે, તેની વિદ્યુત વાહકતા, યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં પ્રી-ઓક્સિડેશન ઉત્પાદનની તુલનામાં નોંધપાત્ર વધારો થયો છે.
3. ગ્રાફિટાઇઝેશનઆકારહીન કાર્બન અથવા માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન કાર્બનની રચનાને વધુ વ્યવસ્થિત ગ્રેફાઇટ સ્ફટિક રચનામાં પ્રોત્સાહન આપવા માટે ઉચ્ચ તાપમાને કાર્બનાઇઝેશન ઉત્પાદનોની વધુ ગરમીની સારવાર છે. ઉચ્ચ તાપમાનની ક્રિયા દ્વારા, કાર્બન અણુઓને ઉચ્ચ ડિગ્રી ઓરિએન્ટેશન સાથે ષટ્કોણ જાળી સ્તર માળખું બનાવવા માટે ફરીથી ગોઠવવામાં આવે છે, આમ સામગ્રીની વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતા અને યાંત્રિક શક્તિમાં નોંધપાત્ર સુધારો થાય છે.
લાક્ષણિકતાઓ: ગ્રાફિટાઇઝ્ડ ઉત્પાદનમાં ખૂબ જ સ્ફટિકીય ગ્રેફાઇટ માળખું છે, જે ઉત્તમ વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતા, તેમજ ઉચ્ચ ચોક્કસ શક્તિ અને ચોક્કસ મોડ્યુલસ પ્રદાન કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઉચ્ચ-મોડ્યુલસકાર્બન ફાઇબરઉચ્ચ ડિગ્રી ગ્રાફિટાઇઝેશન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.
પ્રી-ઓક્સિડેશન, કાર્બોનાઇઝેશન અને ગ્રાફિટાઇઝેશન માટે ચોક્કસ પગલાં અને સાધનોની આવશ્યકતાઓ:
પ્રી-ઓક્સિડેશન: 200-300°C ના નિયંત્રિત તાપમાને હવામાં કરવામાં આવે છે. ફાઇબરનું સંકોચન ઘટાડવા માટે ટેન્શન લાગુ કરવાની જરૂર છે.
કાર્બનાઇઝેશન: તાપમાનમાં ધીમે ધીમે 1000-2000°C સુધી વધારો સાથે નિષ્ક્રિય વાતાવરણમાં હાથ ધરવામાં આવે છે.
ગ્રાફિટાઇઝેશન: ઊંચા તાપમાને (2000-3000°C), સામાન્ય રીતે શૂન્યાવકાશમાં અથવા નિષ્ક્રિય વાતાવરણમાં કરવામાં આવે છે.