碳纤维生产中的预氧化及预氧化设备简介

在碳纤维生产流程中,预氧化是一个重要环节,也是制约生产的瓶颈。现介绍两种顶吹式预氧化炉,并对其工艺和机械结构方面进行分析,供生产厂家借鉴使用以提高碳纤维的品质。     

碳纤维预氧化炉的结构形式与特性

预氧化是碳纤维生产中承前启后的关键工艺,预氧化工艺及设备直接影响碳纤维生产收率及性能.着重介绍了三种进风方式的碳纤维预氧化炉的结构形式与特性.     

预氧化煤沥青纤维的高温处理—碳纤维的制备

经预氧化处理的煤沥青纤维,在惰性气体保护下,进行高温处理,目的是使芳烃大分子之间脱H_2和CH_4,进一步缩合交联,逐步驱除氢、氧等非碳原子,使之转变成碳纤维。用热分析和红外光谱分析、考察了预氧化沥青纤维在热处理中的变化过程,采用简单快速的热处理工艺得到了抗拉强度为700MP(?)左右,模量为2～3.5t/mm~2左右的民用碳纤维。     

碳纤维生产用预氧化炉

位于美国纽约州兰开斯特的Harper国际公司最近推出新一代加工定制的碳纤维预氧化炉。据说能获得丝束带宽度为200mm,且更大的丝束带宽度达到4000mm。该预氧化炉具有公司持有知识产权的气体标志特点,减少气体散发,增加预氧化炉活动性容量,而且比以前和与其竞争的系统减少能量消耗。     

生产碳纤维的关键设备-预氧化炉

预氧化的目的是使PAN原丝的线型大分子链经预氧化处理后转变为耐热梯型结构,不熔不燃,经得起高温碳化而保持纤维形态。实现这一转化的关键设备就是预氧化炉。研究表明,预氧化炉首先要满足工艺条件的需求：即加热系统的温度场均匀,温度梯度分布合理,风向最好垂直于丝束,风速最好在0.5m/s以上,牵伸系统低温区实施正牵,高温区实施负牵。同时,大型预氧化炉对纤维的处理量要大,以降低生产成本。     

纺丝、预氧化和碳化条件与PAN基碳纤维性能的关系

本文采用干湿法纺制共聚丙烯腈纤维,并进行预氧化,碳化制成碳纤维。对纺丝、预氧化、碳化等工艺过程进行不同条件的实验,探讨了工艺条件与碳纤维性能之间的关系。     

预氧化牵伸对碳纤维强度的影响

在温度及压力恒定的情况下,对预氧化纤维进行牵伸实验,对不同牵伸率的预氧化纤维进行“皮芯”结构分析,并对不同的牵伸情况下所得碳纤维进行强度及单丝直径进行分析,得出牵伸率与强度的对应关系,预氧化牵伸率15%时预氧丝的“皮芯”结构最合适,所得碳纤维强度最高。     

聚丙烯腈纤维及其预氧化前处理的研究进展

综述了聚丙烯腈纤维的预氧化前处理研究,并介绍了近年来我国聚丙烯腈纤维的最新研究进展,最后指出了今后聚丙烯腈纤维的发展方向。     

氨改性硅油的合成、表征及其在PAN基碳纤维原丝预氧化过程中的作用

利用八甲基环四硅氧烷(D4)和N,β-乙氨基γ-丙胺基甲基二甲氧基硅烷为主要原料,通过开环缩聚合成了氨改性聚硅氧烷。用红外光谱和核磁共振氢谱、碳谱对其结构进行了表征确认,研究了其在PAN基碳纤维预氧化过程中的作用。结果表明:氨改性聚硅氧烷可以有效地减少PAN原丝在预氧化过程中的并丝现象和纤维与导辊之间的摩擦,从而有效抑制了纤维次生缺陷的产生。     

工业化碳纤维用预氧化炉端气封的比较

考察了碳纤维工业化中3种常见吹风方式氧化炉不同的端气封形式,阐明端气封的重要性,分析现阶段不同形式端气封的优点和缺陷,提出在工业化中仍需不断优化端气封的结构,彻底解决氧化炉端部温度场的不均匀性问题。同时,在端气封的设计中应高度重视能源的再利用。     

油剂对碳纤维生产中聚丙烯腈原丝预氧化过程的影响

研究了碳纤维生产中两种油剂分别对聚丙烯腈原丝预氧化过程的影响。结果显示：在预氧化过程中,采用的两种油剂均具有良好的物理隔离作用,原丝单丝间均未出现粘连或并丝现象,原丝表面也未见磨损;氧含量、密度和相对环化率数据表明,在预氧化过程中,2＊油剂包覆原丝的预氧化程度比1#油剂的高,这种现象在预氧化初期和终期尤为明显;最终碳纤...     

碳纤维低成本制备技术

本文介绍国外在碳纤维低成本制备技术的新思路及其研究的现状，包括碳纤维成本分析、美国的低成本碳纤维研制计划、在原丝、预氧化及碳化等方面当前正在研究开发的新技术。     

美国一公司生产碳纤维及其预浸料用于制造专用辊简

位于美国威斯康星州尼纳的网络通讯有限公司（WebexInc．），为开发制造专用辊筒生产碳纤维及其预浸料。所被设计的辊筒根据各自不同的应用，可以是光滑的或是带有沟槽状的，需精细加工处理。据说，辊筒可由不锈钢制造或者碳纤维制造，取决于专业线路的位置。     

碳纤维快速氧化方法的研究

对经过不同预氧化时间处理的PAN纤维,控制相当的氧化程度(预氧化纤维密度),经过碳化处理得到碳纤维样品力学性能的分析。得出适当增加预氧化时间,碳纤维力学性能指标会得到相应的提高,缩短预氧化时间碳纤维的力学性能指标会相应的降低。但考虑生产效率和成本,在碳纤维力学性能指标满足基本需要的前提下,可以缩短预氧化时间即快速氧化。     

预氧化技术在油田污水处理中的应用研究

预氧化技术是随着油田污水处理的需要发展起来的一种新技术。预氧化的目的就是把二价铁离子转化为三价铁,并在后期通过添加化学药剂沉淀出来,从而提高水质稳定性,降低后续处理过程的结垢现象。目前采用的预氧化技术主要有两种：化学预氧化和电化学预氧化。本文详细介绍了预氧化技术,并通过与传统工艺技术的对比总结了预氧化技术的特点;分析了两种预氧化技术的异同;并通过这两种技术在油田的实际应用情况对它们的应用水质、运行管理、加药情况等方面进行了对比研究,总结了两种技术的优缺点及适用水质,并对该技术以后的推广应用提出了相应的建议。     

聚丙烯腈纤维预氧化过程结构演变及与碳纤维结构比较

聚丙烯腈(PAN)在预氧化过程中取向度、晶体结构和微孔结构的变化直接影响碳纤维的性能.通过模拟连续产线上保持牵引张力的PAN原丝的预氧化过程,研究阶梯升温的预氧化过程中纤维取向度、晶体结构和微孔结构的变化.结果表明,通过保持张力可以使PAN大分子链发生环化反应的温度升高,预氧化前期(240℃以下),PAN原丝较好地保持...     

预氧化时间对中空形态的聚丙烯腈基活性碳纤维性能的影响

聚丙烯腈(PAN)中空纤维在空气中250℃分别预氧化不同的时间,在N2气氛下于900℃进行碳化60min,随后用CO2气体在800℃活化40min,得到PAN基活性中空碳纤维(PAN-ACHF)。测定了PAN-ACHF对碘和亚甲基蓝的吸附量,考察了预氧化时间对PAN预氧化纤维的收缩率和芳构化指数以及对PAN-ACHF的活化收率和吸附性能的影响。     

预氧化停留时间及低温炉温度废气排放对碳纤维性能的影响

本文论述了预氧化停留时间和低温炉温度及其废气排放对碳纤维力学性能的影响，在碳纤维生产过程中，预氧化停留时间适当增加有利于碳纤维性能的提高，低温炉温度及其废气排放是影响碳纤维力学性能指标的一个重要因素，低温炉温度应在400－800℃分布，废气排放应具有较强方向性，并应尽力避免废气排放不畅。     

纤维线密度与预氧化当量时间的相关性

对经过不同预氧化当量时间处理的预氧化纤维样品的w(氧)和碳纤维样品的线密度进行了分析,找出了预氧化当量时间、w(氧)同碳纤维线密度的相关性,并借助同样条件下的预氧化纤维密度对得到的相关规律进行佐证,同时对其影响机理进行了研究。研究结果表明,在一定范围内预氧化当量时间越长,预氧化纤维的w(氧)越高,对应的碳纤维线密度越高,并在一定范围内呈现线性关系。但当预氧化当量时间过长,碳纤维的线密度呈下降趋势。     

聚丙烯腈原丝的预氧化过程研究

采用透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热(DSC)分析仪、红外吸收光谱(FTIR)分析仪和元素分析仪等为主要手段,系统地研究了聚丙烯腈预氧化过程中结构的变化过程。结果发现：在预氧化过程中,聚丙烯腈原丝主要进行化学结构变化和形态结构的重排,首先在无定形区引发环化反应,然后扩展至有序区,最终形成耐热的梯形环化结构。预氧丝的片层组织是由原丝片层结构演变过来的,随着预氧化温度的升高,片层状形态增多,特别是预氧化后期更多