碳纖維生產(chǎn)工藝流程

1、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。通過集線板進(jìn)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(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)過預(yù)氧化過程由線型分子鏈轉(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

2、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(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)氧化過程中溫度在 200 300之間，在 240左右時，氧含量迅速上升，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。此過程中爐膛內(nèi)溫度保持均勻，并有循精品文庫環(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(yù)氧化爐同時對絲進(jìn)行預(yù)氧化，使得絲有足夠的預(yù)氧化反應(yīng)時間，并且能連續(xù)

3、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300 800之間，分為幾個溫度區(qū)間，逐步對預(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 1000 1600，一般可能在1400左右，此過程中預(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)， 需對碳纖維的表面進(jìn)行處理，使其能形成更好的接觸

4、表面。使用陽極電極氧化法，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。水洗過程用浸漬法對碳絲進(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)起毛絲等不歡迎下載2精品文庫良的現(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(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