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La fibra di carbonio è un polimero costituito solo da atomi di carbonio, caratterizzato da:
• diametri compresi tra 5 e 15 µm;
• una elevata conducibilità elettrica e termica;
• inerzia chimica (tranne che all’ossidazione);
• elevate caratteristiche meccaniche (flessibilità, modulo elastico e resistenza).
Le fibre di carbonio possono essere prodotte da due precursori:
PAN
PITCH (pece)
A seconda del precursore usato si ottengono fibre con caratteristiche meccaniche differenti.
FIBRE DI CARBONIO DA PAN
Il processo si divide in tre fasi:
riscaldamento a 300 -
ossidazione a circa 700°C
carbonizzazione, in atmosfera inerte fino a temperature di 1300°C
Il risultato finale è la formazione di polimeri a struttura grafitica pressoché pura, continua e regolare lungo tutta la fibra.
Le fibre di carbonio ottenute dal PAN hanno una struttura turbostratica, ovvero con struttura cristallina formata da piani ciascuno deviato lateralmente rispetto all'altro, i fogli di atomi di carbonio sono uniti in modo casuale o ripiegati insieme; tali fibre tendono ad avere maggior carico di rottura
FIBRE DI CARBONIO DA PITCH
Il pitch, pece o residuo catramoso, è il residuo della distillazione del catrame o del petrolio che con un trattamento termico tra 400 e 450°C si forma una mesofase, ovvero cristalli liquidi aventi un ordine molecolare intermedio tra quello dei cristalli e quello di un liquido; successivamente, durante l’estrusione da un capillare,le molecole della mesofase vengono orientate lungo l’asse della fibra. Segue infine un termofissaggio (300 °C) e carbonizzazione (1500-
L’aumento della temperatura di trattamento finale migliora il grado di orientazione preferenziale all’interno della fibra e quindi il modulo delle fibre pitch-