碳纖維生產(chǎn)工藝流程

1、-作者xxxx-日期xxxx碳纖維生產(chǎn)工藝流程【精品文檔】碳纖維工藝流程退絲 集線 臥式干燥爐 預氧化爐1 預氧化爐2 預氧化爐3 低溫炭化爐 高溫炭化爐 表面處理1 表面處理2 水洗 臥式干燥爐 上漿 立式干燥爐 收絲退絲是把原絲分束送人下一步的工序。從退絲區(qū)出來的原絲經(jīng)集線板一束束的進入干燥爐進行下面的工藝。退絲區(qū)中要注意原絲走完后，新絲與舊絲的連接。用耐熱纖維把兩絲連接在一起。通過集線板進入干燥爐。從退絲區(qū)過來的原絲含有大量的水分，經(jīng)過臥式干燥爐能充分的干燥原絲，使其能夠進入預氧化爐更好的進行一系列的反應(yīng)。預氧化工藝是碳纖維生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟。原絲經(jīng)過預氧化過程由線型分子鏈轉(zhuǎn)化為耐熱的梯型

2、結(jié)構(gòu)，為以后的碳化過程起固氧固碳的作用。在此過程中發(fā)生一系列的環(huán)化、氧化和脫氫等反應(yīng)，原先的鍵為主的直鏈結(jié)構(gòu)形成大量的離域電子，形成生色的共軛結(jié)構(gòu)。使得原絲由潔白色逐步變深：白色 淡黃色米黃色淺棕色棕色黑色。此過程中PAN發(fā)生化學反應(yīng)脫去大量小分子，發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，需施加一定的牽伸力保證絲的結(jié)構(gòu)不發(fā)生解取向，保證預氧絲的強度。預氧化過程中溫度在200300之間，在240左右時，氧含量迅速上升，發(fā)生化學反應(yīng)。此過程中爐膛內(nèi)溫度保持均勻，并有循環(huán)空氣帶走反應(yīng)中產(chǎn)生的小分子等雜質(zhì)及反應(yīng)熱，保證預氧化能連續(xù)進行。預氧化過程反應(yīng)時間較長，需80100min，制約碳纖維生產(chǎn)效率。車間采用三臺預氧化爐同時對絲

3、進行預氧化，使得絲有足夠的預氧化反應(yīng)時間，并且能連續(xù)不斷的走絲，進行流水化生產(chǎn)。PAN原絲經(jīng)預氧化轉(zhuǎn)化為含氧8%10%的預氧絲，然后進入碳化爐進行碳化。低溫炭化爐溫度在300800之間，分為幾個溫度區(qū)間，逐步對預氧絲在隔絕空氣的條件下進行碳化反應(yīng)，形成初級的亂層石墨結(jié)構(gòu)。在預氧化中，預氧絲發(fā)生熱解和縮聚反應(yīng)，會產(chǎn)生大量的廢氣和焦油，應(yīng)通過排氣口及時排出保證生產(chǎn)穩(wěn)定。高溫碳化溫度在10001600，一般可能在1400左右，此過程中預氧絲發(fā)生進一步的反應(yīng)，形成亂層石墨結(jié)構(gòu)，并脫出一些小分子。在碳化過程中發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，應(yīng)給予一定的牽伸力，保證結(jié)構(gòu)的取向度。為碳纖維能更好的用于復合材料生產(chǎn)，需對

4、碳纖維的表面進行處理，使其能形成更好的接觸表面。使用陽極電極氧化法，用脈沖通電的方法進行表面處理，使得碳纖維表面發(fā)生刻蝕和生產(chǎn)含氧官能團。表面處理中通一10V左右的電壓，形成25A左右的電流。采用碳酸氫銨中性電解質(zhì)進行表面處理。水洗過程用浸漬法對碳絲進行清洗，將碳絲表面的電解液等雜質(zhì)清洗掉，為以后的上漿過程做準備。在水洗中水溫設(shè)定在50左右，之后在加以100左右的干燥過程。碳纖維是脆性材料，在后續(xù)的深加工過程中容易出現(xiàn)起毛絲等不良的現(xiàn)象，經(jīng)過上漿過程能很好的改良碳纖維的表面性質(zhì)。上漿后，碳絲的表面形成一層皮膜，使得碳絲的集束性好，耐磨性提高，深加工中的起毛現(xiàn)象減少，并且碳纖維的吸水性會變小，開纖擴幅容易。穩(wěn)定性更好，并能改善復合材料中的接觸面性質(zhì)，提高材料的強度。上漿過程采用浸漬的方法，使每根碳纖維的單絲上附著一層上漿劑，干燥后在碳絲上形成一層薄薄的皮層，完成上漿。過程中要