¿Qué cambios le ocurrirán a la fibra de carbono durante el proceso de preoxidación?
En el ambiente térmico preoxidado, los protofilamentos de poliacrilonitrilo altamente orientados se encogerán físicamente y aumentarán su conformación, lo que los colocará en un estado termodinámicamente estable. Esto es consistente con el principio de aumento de entropía. Pero no se puede permitir que se encoja libremente, de lo contrario las fibras quedarán sueltas y pulverizadas y no tendrán fuerza. Por tanto, el estiramiento es una medida técnica importante para evitar el desprendimiento. Las reacciones químicas conducirán inevitablemente a una contracción química. Se permite una contracción química razonable y moderada, pero también se debe utilizar el estiraje por tensión para controlar el grado de contracción. Por lo tanto, la aplicación de estirado por tensión es una medida eficaz para inhibir la contracción física y controlar la contracción química. También es una contribución destacada de Watt et al. Es decir, los dibujos deben pasar por el proceso de preoxidación de principio a fin. Incluso después del estirado, la orientación de las hebras disminuirá de aproximadamente el 90% a aproximadamente el 75% del hilo preoxidado, y todavía existe desorientación.
En segundo lugar, las reacciones químicas
Durante el proceso de preoxidación se producen varias reacciones químicas. Muchos investigadores han realizado investigaciones fructíferas sobre ellas y las han calculado mediante varios métodos de caracterización avanzados. Fórmula de reacción química. Entre estas numerosas reacciones químicas, las principales reacciones reconocidas son la reacción de ciclación, la reacción de oxidación y la reacción de deshidrogenación, que son reacciones exotérmicas con cantidades de liberación de calor de hasta 3000 ~ 4000 kJ/kg. La composición del precursor es diferente, los métodos y condiciones de medición son diferentes y la liberación de calor reportada también es muy diferente. Cómo descargar instantáneamente el calor liberado es la clave para el diseño del horno de preoxidación. Si el calor de la reacción no se puede eliminar instantáneamente, se sobrecalentará la acumulación de calor en la fibra, lo que provocará una fusión térmica entre los monofilamentos, humo negro o incluso fuego.
Tercero, transformación estructural
Después de la ciclación intramolecular y el entrecruzamiento intermolecular, la cadena macromolecular lineal de PAN se transforma en una estructura en escalera resistente al calor. Después de varias generaciones de investigación incansable, se han propuesto docenas de estructuras químicas en forma de escalera basadas en datos experimentales utilizando TG, DTG, DSC, XRD y XPS. Durante el proceso de preoxidación, la estructura de la fibra cambia constantemente, lo que se refleja intuitivamente en el cambio de color de la fibra de blanco a negro, de claro a oscuro. Los cambios estructurales coinciden con los cambios de color.