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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

聚丙烯腈预氧化纤维组织结构的遗传与演变研究

采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)仪器和方法,对聚丙烯腈(PAN)原丝和不同温度阶段预氧丝的表面形貌、断面形貌和内部组织结构进行了系统的分析。结果表明,PAN原丝的原纤结构在整个预氧化过程中是具有遗传性的,随着预氧化的不断进行,原纤的韧性逐渐降低,原纤之间的结合更为紧密;预氧化反应由纤维外部向芯部逐步进行,形成了组织致密、脆性高的皮层和组织疏松、韧性高的芯部。皮层区域的晶粒尺寸细小,分布均匀,无择优取向,非晶组织较为致密;而芯部区域的组织粗大,呈现出沿纤维轴向排列的层片状结构,越靠近芯部,层片的取向越明显。     

活性炭纤维在吸附领域的应用

活性炭纤维是一种新型高效吸附材料。本文阐述了活性炭纤维的结构与吸附性能间的关系，并介绍了它在吸附领域的应用。     

碳纤维增强聚四氟乙烯耐磨材料的研究

通过冷压成型和烧结固化工艺制备了不同配方下碳纤维增强聚四氟乙类（PTFE）试样，并对其进行了机械性能，耐磨损性能测试，用扫描电镜进行了组织结构观察。结果表明：随着碳纤维质量分数的增加，碳纤维增强PTFE材料的冲击性能有所下降；而拉伸强度和硬度则呈递增趋势，抗磨损性能明显提高；碳纤维与PTFE在偶联剂的作用下能够很好相容。     

高纤维含量的短切碳纤维增强尼龙流变行为研究

以40%高纤维含量的短切碳纤维增强尼龙(PA66/SCF(40%))复合材料为研究对象,采用高压毛细管流变仪对其挤出料粒进行稳态流变试验,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察其注塑试样拉伸断面表观形貌,深入研究了高纤维含量下短切碳纤维增强尼龙的流变行为。结果表明,随着表观剪切速率增加,材料挤出过程中总压力降不断增加;随着温度增加,总压力降逐渐减小;PA66/SCF(40%)复合材料为假塑性流体,存在剪切变稀行为,在较高剪切速率下,纤维沿流动方向发生取向;材料挤出胀大比与弹性回复有关,挤出胀大比随剪切速率增加而增加,随温度增加而减小。     

碳纤维复合材料在轻量化的应用和前景

复合材料的轻量化研究是现代设计制造的一大主流。随着社会对节能减排要求的日益提高,轻量化材料在各领域的应用将会更为广泛,轻量化材料是未来材料发展的一大趋势。通过对碳纤维复合材料的性能及其在轻量化的应用和前景进行简要介绍,综述了国内外几种有代表性的碳纤维型号和主要的成型工艺,结合轻量化这一特点对碳纤维复合材料应用前景进行分析。     

短碳纤维增强聚丙烯复合材料性能的研究

本文研究了单螺杆挤出机加工短碳纤维增强聚丙烯复合材料（ＣＦＲＰＰ）的性能。结果表明，经表面处理的短碳纤维与ＰＰ复合，得到的材料其拉伸强度、冲击强度和热变形温度有明显提高，成型收缩率显著减小、电性能与半导体相近。本文还结合拉伸断面的电镜照片，比较分析了表面处理前后短碳纤维增强ＰＰ复合材料力学性能的变化。     

碳纤维掺量与混凝土结构设计之间的验算关系

混凝土强度随着碳纤维掺量的增加而呈现明显增大,当混凝土强度最佳时的碳纤维含量称为最优纤维含量。研究以西宁市某办公楼项目设计为依托,针对确定的碳纤维增强混凝土配合比及强度测定结果,进行结构设计验算,发现最优碳纤维含量并不满足设计要求,研究认为,只有经过混凝土结构设计验算后进行逆推反算,才能确定最优纤维含量。     

高含量碳纤维增强尼龙6等温结晶动力学的研究

采用差示扫描量热仪（DSC）研究了高含量碳纤维（CF）增强尼龙6的等温结晶行为，并应用Avrami方程分析了尼龙6的等温结晶动力学过程。结果表明，CF在尼龙6基体中起到了异相成核作用，提高了结晶速率；尼龙6的等温结晶过程主要为成核过程控制。     

油剂在聚丙烯腈基碳纤维中的应用

以丙烯腈、衣康酸为共聚单体反应制得聚丙烯腈原丝，通过调整上油工艺控制原丝的含油率，讨论了4种油剂对原丝性能及预氧化效果的影响。结果表明：经上油处理的原丝断裂强度和断裂伸长率升高；预氧化过程毛丝和断丝较少，无熔粘；预氧化环化反应程度不同，与国外预氧丝相比密度偏低。改性氨基硅油基本达到碳纤维专用油剂的性能，可用于聚丙烯腈原丝生产，制备高性能碳纤维。     

液相氧化对碳纤维表面性能影响的研究

为了提高碳纤维表面的性能,采用丙酮和硝酸及其混合溶液对碳纤维表面进行了处理,然后采用电子扫描显微镜(SEM)对表面处理后的碳纤维进行了表面形态结构分析,采用X射线光电子能谱仪研究了碳纤维经过表面处理后其表面官能团的变化情况.结果表明,丙酮和硝酸混合处理120 min后,碳纤维表面粗糙度最大,且表面的羟基官能团含量达到58.16％,有利于提高碳纤维与热塑性塑料的界面结合力.     

碳纤维增强改性PVC拉伸强度的研究

研究了碳纤维增强改性PVC的拉伸强度,讨论了碳纤维及偶联剂用量对拉伸强度的影响.结果表明,在碳纤维的用量为11.7份,偶联剂的用量为0.083份时,PVC的拉伸强度达到最大,为90 MPa左右,此时材料的密度约为1.38 g/cm3.