1、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
2、列的环化、氧化和脱氢等反应,原先的键为主的直链结构形成大量的离域电子,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200300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80100min,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
3、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300800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10001600,一般可能在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
4、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.