碳纖維生產(chǎn)工藝流程

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上碳纖維工藝流程退絲 集線 臥式干燥爐 預(yù)氧化爐1 預(yù)氧化爐2 預(yù)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(lái)的原絲經(jīng)集線板一束束的進(jìn)入干燥爐進(jìn)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(guò)集線板進(jìn)入干燥爐。從退絲區(qū)過(guò)來(lái)的原絲含有大量的水分，經(jīng)過(guò)臥式干燥爐能充分的干燥原絲，使其能夠進(jìn)入預(yù)氧化爐更好的進(jìn)行一系列的反應(yīng)。預(yù)氧化工藝是碳纖維生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟。原絲經(jīng)過(guò)預(yù)氧化過(guò)程由線型分子鏈轉(zhuǎn)化為耐熱的梯型結(jié)構(gòu)，為以后的碳化過(guò)程起固氧固碳

2、的作用。在此過(guò)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(guò)程中PAN發(fā)生化學(xué)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(yù)氧絲的強(qiáng)度。預(yù)氧化過(guò)程中溫度在200300之間，在240左右時(shí)，氧含量迅速上升，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。此過(guò)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(yù)氧化能連續(xù)進(jìn)行。預(yù)氧化過(guò)程反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，需80100min，制約碳纖維生產(chǎn)效率。車間采用三臺(tái)預(yù)氧化爐同時(shí)對(duì)絲進(jìn)行預(yù)氧化，使得絲有足夠的預(yù)氧化

3、反應(yīng)時(shí)間，并且能連續(xù)不斷的走絲，進(jìn)行流水化生產(chǎn)。PAN原絲經(jīng)預(yù)氧化轉(zhuǎn)化為含氧8%10%的預(yù)氧絲，然后進(jìn)入碳化爐進(jìn)行碳化。低溫炭化爐溫度在300800之間，分為幾個(gè)溫度區(qū)間，逐步對(duì)預(yù)氧絲在隔絕空氣的條件下進(jìn)行碳化反應(yīng)，形成初級(jí)的亂層石墨結(jié)構(gòu)。在預(yù)氧化中，預(yù)氧絲發(fā)生熱解和縮聚反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣和焦油，應(yīng)通過(guò)排氣口及時(shí)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(guò)程中預(yù)氧絲發(fā)生進(jìn)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(guò)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(fù)合材料生產(chǎn)，需對(duì)碳纖維的表面進(jìn)行處理，使其能形成

4、更好的接觸表面。使用陽(yáng)極電極氧化法，用脈沖通電的方法進(jìn)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(tuán)。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(jìn)行表面處理。水洗過(guò)程用浸漬法對(duì)碳絲進(jìn)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(guò)程做準(zhǔn)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(guò)程。碳纖維是脆性材料，在后續(xù)的深加工過(guò)程中容易出現(xiàn)起毛絲等不良的現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)上漿過(guò)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(huì)變小，開(kāi)纖擴(kuò)幅容易。穩(wěn)定性更好，并能改善復(fù)合材料中的接觸面性質(zhì)，提高材料的強(qiáng)度。上漿過(guò)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(guò)程中要使得