1. O'ziga xos ko'rsatkichlar bo'yicha
uglerod tolalari barcha
issiqlikka chidamli tolalardan ustundir;
2. Yuqori modulli uglevodorodlarning kuchlanish kuchi 2,5-3,5
GPa;
3. Elastiklik moduli 200-700 GPa;
4. Uglerod tolalarining zichligi (1600-1800) kg/m3 grafit
zichligidan (2260 kg/m3) past bo‘lib, bu tolalarning g‘ovakligi yuqori va
strukturasi unchalik mukammal emasligi bilan bog‘liq;
5. Eng agressiv muhitlarga yuqori kimyoviy barqarorlik
uglevodorodlarga xosdir. Qayta ishlash sharoitlariga ko'ra, uglerod
tolalari karbonlashtirilgan va grafitlanganlarga bo'linadi.
Karbonlashtirilgan tolalarni issiqlik bilan ishlov berish harorati 900-
2000°C, ulardagi uglerod miqdori 80-99% ni tashkil qiladi. Grafitlangan
tolalarni ishlab chiqarishda issiqlik bilan ishlov berish harorati 3000°C
ga yetadi. Ularda 99% dan ortiq uglerod mavjud. Grafitizatsiyani amalga
oshirish uchun, qoida
tariqasida, karbonlashtirilgan tolalar ishlatiladi.
Uglerod tolalarini ishlab chiqarish polimerlarni inert muhitda
qizdirish va ularning termik destruksiyasiga asoslangan. Karbonizatsiya
va grafitlanish vakuumda, turli xil boshqariladigan muhitda (metan,
azot, argon va boshqalar), shuningdek, ko'mir, koks va grafitli muhitda
amalga oshiriladi. Polimerlarning parchalanishi
jarayonida uchuvchi
mahsulotlar hosil bo'ladi va qattiq koks qoldig'i qoladi. Organik
tolalarning uglerod tolasiga aylanishi murakkab reaksiyalarning paydo
bo'lishi, boshlang’ich polimer skeletining elementlarini saqlab qolgan
holda strukturaning tubdan o'zgarishi bilan bog'liq. Uglerodli tolalarni
ishlab chiqarish uchun faqat issiqlik bilan ishlov berish jarayonida
erimaydigan va yakuniy mahsulotda yuqori uglerod unumdorligini va
yuqori mexanik xususiyatlarni ta'minlaydigan tolali polimerlar
qo'llaniladi. Bunday polimerlarga poliakrilonitril tolalar (PAN-B),
gidratlangan sellyuloza tolalari (viskozali, GC-B), uglerodga boy
qatlamlar (oddiy va mezofaza) va fenol smolalaridan
olingan organik
tolalar kiradi. Ulardan uglerod tolalarini ishlab chiqarish uchun asosiy
xom ashyo turlari PAN-V va GC-V hisoblanadi. Poliakrilonitril
tolalardan yuqori quvvatli, yuqori modulli uglerod tolalari ishlab
chiqariladi. Ushbu turdagi xom ashyoning afzalliklari uning yuqori
uglerod unumdorligi va sodda texnologiya (materialning past
isitish
harorati). Ulardan foydalanishning kamchiligi zaharli modda - gidrosian
kislotasining ajralib chiqishidir. Gidratsellyuloza tolalari bunday
kamchilikka ega emas, qo'shimcha ravishda
ular PAN-B ga qaraganda
arzonroq va shuning uchun uglerod tolalarini ishlab chiqarish uchun
keng qo'llaniladi. Gidratlangan sellyuloza iplaridan tolalar olishning
texnologik jarayoni materialni to'qimachilik jarayoniga tayyorlash,
oksidlash, karbonlashtirish va grafitizatsiya bosqichlarini o'z
ichiga
oladi.
To'qimachilikni erituvchilar yoki sirt faol moddalar bilan tayyorlash
namlikni, noorganik aralashmalarni va organik moddalarni, shu
jumladan yog'larni olib tashlash uchun kerak. Sellyulozani oksidlanish
bosqichida 350-400
0
C haroratda quritgandan so'ng, materialning
massasida katta yo'qotishlar kuzatiladi va buning natijasida qoldiq
tarkibida 60-70% dan ko'p bo'lmagan uglerod mavjud. Keyinchalik,
900-1500
0
C haroratda tolalarning karbonizatsiyasi sodir bo'ladi.
Material uglerod bilan yanada boyitiladi. Tolalarni issiqlik bilan ishlov
berishning yakuniy bosqichi - grafitizatsiya
- argon muhitida amalga
oshiriladi va bir necha daqiqa davom etadi. Ushbu bosqichning
boshlang'ich harorati karbonizatsiyaning yakuniy harorati bilan
belgilanadi va oxirgi harorat ~ 2600-2800
0
C ni tashkil qiladi.
Grafitlanish oxirida toladagi uglerod miqdori 99% dan oshadi. GC-B ni
uglerodga aylantirish jarayonini ularni chizish operatsiyasi bilan
birlashtirib, mustahkamligi va elastik xususiyatlari yaxshilangan tolalar
olinadi.
