碳纤维生产工艺流程

碳纤维工艺流程碳纤维工艺流程 退丝集线卧式干燥炉预氧化炉 1预氧化炉 2 预氧化炉3低温炭化炉高温炭化炉表面处理1 表面处理 2水洗卧式干燥炉上浆立式干燥炉 收丝 退丝是把原丝分束送人下一步的工序。 从退丝区出来的原丝经集 线板一束束的进入干燥炉进行下面的工艺。 退丝区中要注意原丝走完 后，新丝与旧丝的连接。用耐热纤维把两丝连接在一起。通过集线板 进入干燥炉。 从退丝区过来的原丝含有大量的水分， 经过卧式干燥炉能充分的 干燥原丝，使其能够进入预氧化炉更好的进行一系列的反应。 预氧化工艺是碳纤维生产中的关键步骤。 原丝经过预氧化过程由 线型分子链转化为耐热的梯型结构， 为以后的碳化过程起固氧固碳的 作用。在此过程中发生一系列的环化、氧化和脱氢等反应，原先的 σ 键为主的直链结构形成大量的离域π 电子，形成生色的共轭结构。使 得原丝由洁白色逐步变深白色 →淡黄色→米黄色→浅棕色→棕色 →黑色。 此过程中 PAN 发生化学反应脱去大量小分子， 发生结构变化， 需施加一定的牵伸力保证丝的结构不发生解取向，保证预氧丝的强 度。预氧化过程中温度在200℃～300℃之间，在240℃左右时，氧含 量迅速上升，发生化学反应。此过程中炉膛内温度保持均匀，并有循 叮叮小文库 环空气带走反应中产生的小分子等杂质及反应热， 保证预氧化能连续 进行。预氧化过程反应时间较长，需 80～100min，制约碳纤维生产 效率。车间采用三台预氧化炉同时对丝进行预氧化， 使得丝有足够的 预氧化反应时间，并且能连续不断的走丝，进行流水化生产。 PAN 原丝经预氧化转化为含氧 8～10的预氧丝，然后进入碳化 炉进行碳化。低温炭化炉温度在 300℃～800℃之间，分为几个温度 区间，逐步对预氧丝在隔绝空气的条件下进行碳化反应， 形成初级的 乱层石墨结构。在预氧化中，预氧丝发生热解和缩聚反应，会产生大 量的废气和焦油， ，应通过排气口及时排出保证生产稳定。高温碳化 温度在 1000℃～1600℃，一般可能在 1400℃左右，此过程中预氧丝 发生进一步的反应，形成乱层石墨结构，并脱出一些小分子。在碳化 过程中发生分子结构的转变， 应给予一定的牵伸力，保证结构的取向 度。 为碳纤维能更好的用于复合材料生产， 需对碳纤维的表面进行处 理，使其能形成更好的接触表面。使用阳极电极氧化法，用脉冲通电 的方法进行表面处理，使得碳纤维表面发生刻蚀和生产含氧官能团。 表面处理中通一 10V 左右的电压，形成 25A 左右的电流。采用碳酸氢 铵中性电解质进行表面处理。 水洗过程用浸渍法对碳丝进行清洗， 将碳丝表面的电解液等杂质 清洗掉，为以后的上浆过程做准备。在水洗中水温设定在50℃左右， 之后在加以 100℃左右的干燥过程。 碳纤维是脆性材料， 在后续的深加工过程中容易出现起毛丝等不 欢迎有需要的朋友下载 2 叮叮小文库 良的现象，经过上浆过程能很好的改良碳纤维的表面性质。上浆后， 碳丝的表面形成一层皮膜，使得碳丝的集束性好，耐磨性提高，深加 工中的起毛现象减少，并且碳纤维的吸水性会变小，开纤扩幅容易。 稳定性更好，并能改善复合材料中的接触面性质，提高材料的强度。 上浆过程采用浸渍的方法，使每根碳纤维的单丝上附着一层上浆剂， 干燥后在碳丝上形成一层薄薄的皮层， 完成上浆。过程中要使得碳纤 维表面附着的上浆剂均匀，没有死区和富集区，保证上浆均匀。上浆 后，经过干燥（180℃左右） ，收丝即可得到成品的碳纤维。 欢迎有需要的朋友下载 3