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Chemistry/Carbon Materials

탄소 섬유

hyuckee 2024. 12. 23. 21:16
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탄소 섬유는 원료 물질에 따라 4가지로 나뉜다.
Rayon, PAN, Pitch, VGCF
여기서 Rayon은 환경에 유해하고, VGCF는 nano 섬유를 주로 생산하기에
PAN과 Pitch를 주 원료로 대량생산 하고 있다.

 

Polyacrylonitrile (PAN)

PAN은 vinylic monomer로 free radical polymerization을 통해 공중합체를 형성한다.
이러한 polymer를 탄화하면 고리구조가 쉽게 형성되어 탄화공정에 유리하다.
solvent를 포함하는 wet spinning 방식을 주로 방사가 이루어진다.

 

Pitch

원유에서 추출한 점탄성을 가진 고형의 중합체다.
이미 방향족 고리를 많이 함유하고 있기 때문에 탄화공정에 유리하다.
melt spinnig 방식으로 방사가 이루어지며 배향 순서에 따라 2가지 결과물을 얻는다.

배향을 하지 않고 방사하는 경우 Isotorpic type을 얻게 되고
배향을 한 후 방사하는 경우 Mesophase type을 얻게 된다.
Isotropic은 유전상수가 크기 때문에 align에 큰 힘이 필요하다.

spinning과 carbonization 사이에 oxidation 과정을 통해 표면을 산화시킨다.
바로 고온에 들어가게 되면 carbonization이 아닌 연소가 진행될 수 있기 때문이다.

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