Структурные превращения ПАН-волокна при карбонизации

Вследствие химических и структурных превращений при карбонизации происходят глубокие изменения физических, механических и химических свойств волокна в зависимости от температуры карбонизаций свойства изменяются по-разному. Некоторые свойства резко изменяются на стадии бурного протекания реакций, [c.104]

Изменение механических и физических свойств волокна тесно связано со структурными превращениями, претерпеваемыми полимером во время карбонизации. [c.106]

Структурные превращения ПАН-волокна при карбонизации [c.182]

На основании анализа данных, отражающих физико-химические процессы, структурные превращения и изменение механических свойств волокна, можно выделить три характерные температурные области карбонизации 300—400 °С 400—600 °С выше 600 °С. [c.185]

Температурно-временные режимы карбонизации. Температурно-временные режимы карбонизации имеют исключительно важное значение, так как во многом они определяют качество углеродного волокна. Как указывалось выше, при карбонизации протекают сложные химические и структурные превращения ПАН и образуется определенная структурная форма углерода. Графит по сравнению с другими переходными формами углерода термодинамически наиболее устойчив эта форма углерода соответствует минимальному значению свободной энергии или максимальному ее изменению (уменьшению) в процессе термического преобразования углерода. Однако такому переходу препятствует ряд моментов и прежде всего труднопреодолимые кинетические барьеры. Реальные углеродные волокна представляют собой неравновесные термодинамически неустойчивые системы, однако вследствие высоких кинетических барьеров эти системы необычайно стабильны и могут существовать неопределенно длительное время. В процессе получения углеродного волокна углерод из неравновесного состояния стремится перейти в равновесное состояние. Чем медленнее протекают процессы превращения углерода, тем более благоприятные условия создаются для образования совершенной его структуры (увеличение степени ароматизации, рост и ориентация кристаллов, снижение дефектности структуры и др.), определяющей свойства волокна. Это справедливо при условии, если не происходит окисления углерода следами кислорода, который может присутствовать при проведении реакции. Однако слишком медленные процессы невыгодны по экономическим соображениям из-за снижения производительности оборудования. В подобных случаях выбираются разумные временные режимы, обеспечивающие получение продукта высокого качества при сохранении определенного уровня производительности оборудования. [c.189]

При карбонизации ПАН-волокна происходят глубокие химические и структурные превращения и осуществляется переход к углеродному волокну, а также [c.323]

Первая стадия термических превращений (пиролиз) заканчивается при ТТО 300—350 °С, при этом получается волокно, содержащее всего лишь 60—70% углерода. На второй стадии (карбонизации) протекают дальнейшие химические процессы и структурные преобразования, приводящие в итоге к получению УВМ. Как видно из приведенных ниже данных, с повышением ТТО волокно обогащается углеродом и происходит уменьшение числа других, унаследованных от целлюлозы атомов [c.281]

Структурно-химические превращения полимера на стадиях окисления и карбонизации обусловливают изменение механических свойств волокна. Прочность вначале снижается, затем в широком диапазоне степени превращения полимера мало изменяется и лишь с момента образования углеродных структур начинает увеличиваться. В отличие от прочности модуль Юнга вследствие образования межмолекулярных связей в процессе окисления почти не. меняется с повышением температуры он увеличивается примерно так же, как прочность (рис. 4.6). Кривые нагрузка — удлинение для волокна саран, подвергнутого окислению, имеют вид, типичный для пластичных материалов. После карбонизации при степени превращения выше 67% эта зависимость выражается прямыми, характерными для развития деформации твердых тел (рис. 4.7). [c.215]

В процессе карбонизации ПАН-волокна происходят такие химические превращения и структурные изменения полимера, конечным результатом которых является образование турбостратной структуры углерода. Карбонизация ПАН-волокна проводится при различных температурах от 700 -800 С и до 1000 - 1500°С. В процессе карбонизации содержание углерода повышается до 90 - 95% и выделяются газообразные и смолообразные продукты, К основным газообразным продуктам деструкции относятся H N, ЫНз, Н2О и, видимо, акрилонитрил. Бурное выделение NH3 происходит в пределах 500 - 850 С, достигая максимального значения при 700 С, для H N характерны два максимума выделения при температуре 450 С и 850°С. Относительно много СО2 образуется в интервале температур 250 450°С. Максимальное количество Hj образуется при 500 С как для окисленных, так и для неокисленных волокон. Из неокисленных волокон Н2 выделяется больше. СО выделяется только из окисленных волокон, причем больше всего при 500 0. Максимальное выделение N2 отмечается при температуре 700 - 900°С. Н2О и СО2 выделяются только из окисленных волокон, максимум выделения при 300°С, причем СО2 образуется больше, чем Н2О. [c.61]

В соответствии со структурно-химическими превращениями из- меняются механические свойства волокна. При дегидратации и окислении прочность волокна снижается (рис. 4.3), но параллельно с ароматизацией углерода она начинает возрастать и особенно заметно в процессе карбонизации при температурах 500—800X. Модуль упругости изменяется иначе. При дегидратации модуль упругости уменьшается, а при окислении и карбонизации до 400 °С — изменяется мало (рис. 4.4). Видимо, это связано с наличием межмолекулярных связей, возникающих во время окисления. Резкое возрастание модуля упругости протекает симбатно с увеличением прочности волокна. Интенсивный рост прочности и модуля упругости при температуре выше 500 °С свидетельствует о том, что происходит образование трехмерных структур. [c.211]