碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展導(dǎo)致生產(chǎn)廠家間和行業(yè)間的競爭日趨激烈,降低碳纖維成本是提高競爭力的有力手段。預(yù)氧化工序是碳纖維制備過程中關(guān)鍵過程,占時(shí)長能耗大。研究預(yù)氧化工藝并加以創(chuàng)新,降低預(yù)氧化溫區(qū)、工序時(shí)長和能源耗用進(jìn)而降低設(shè)備投資和碳纖維制備成本,是該形勢(shì)下的技術(shù)需求。本文采用元素分析、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、預(yù)氧纖維切片、體密度、環(huán)化度、燒斷溫度測(cè)試等多種表征手段和多種指標(biāo)測(cè)定,對(duì)比分析自產(chǎn)原絲的基本特性,研究在線預(yù)氧化工藝的過程特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上,創(chuàng)新設(shè)計(jì)高效預(yù)氧化工藝,減少預(yù)氧化工序溫區(qū)和設(shè)備使用數(shù)量,進(jìn)而降低碳纖維的制備成本。并合理利用試驗(yàn)室研究、中試線試驗(yàn)、千噸線工業(yè)化生產(chǎn)間的理論指導(dǎo)和生產(chǎn)實(shí)踐關(guān)系,將實(shí)驗(yàn)室研究成果切實(shí)地轉(zhuǎn)化為工業(yè)化效果,在保證碳纖維性能前提下,實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品成本降低。研究結(jié)果表明:1、恒神自產(chǎn)原絲在聚合配比、紡絲工藝、理化性能方面均存在其自有特性。DSC測(cè)試、燒斷溫度測(cè)試顯示,由于自產(chǎn)原絲共聚組成使得在預(yù)氧化段集中放熱現(xiàn)象明顯,工藝設(shè)計(jì)需充分考慮溫度梯度問題。纖維K數(shù)增加導(dǎo)致纖維燒斷溫度降低,需作為預(yù)氧化工藝制定和調(diào)控的重要考慮方面。2、通過自制預(yù)氧化實(shí)... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１ＰＡＮ基碳纖維的生產(chǎn)流程圖??Ｆｉｇ．１－１?Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ＰＡＮ－ｂａｓｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ??

?北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文???１．２．１碳纖維原絲的生產(chǎn)制備工藝??眾所周知，目前制約碳纖維發(fā)展的主要原因是聚丙烯腈原絲質(zhì)量［２（）］。并且最終??碳纖維成品的性能是由聚丙烯腈原絲的質(zhì)量所決定，最終的生產(chǎn)成本的高低也與原??絲的生產(chǎn)制備有著較大關(guān)系。根據(jù)有關(guān)計(jì)算，在總成本中，聚丙烯腈碳纖維生產(chǎn)原??絲的成本占其中的５０％？６０％?（如圖１－２所示）；而技術(shù)投資部分，原絲部分的投??資占總投資的８０％。所以，能夠掌握原絲生產(chǎn)的技術(shù)要領(lǐng)，就有了生產(chǎn)性能優(yōu)良碳??纖維的優(yōu)勢(shì)。??Ｂ原絲??爹??圖１－２碳纖維生產(chǎn)成本組成??Ｆｉｇ．?１－２?Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｃｏｓｔｓ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ??從理論和實(shí)踐出發(fā)，生產(chǎn)的ＰＡＮ原絲質(zhì)量就可以直接決定最終碳纖維成品的??質(zhì)量。如果在生產(chǎn)原絲的過程中，大量出現(xiàn)原絲的斷絲以及原絲的纏輥現(xiàn)象，則所??生產(chǎn)的碳纖維原絲的性能不達(dá)標(biāo)，也很難維持原絲和碳絲的穩(wěn)定生產(chǎn)。經(jīng)過數(shù)年科??研工作者研究以及企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)積累，要想得到性能優(yōu)良的碳纖維原絲，必須具??有如下特性：纖維直徑孝分子鏈可以沿纖維軸進(jìn)行最大取向、原絲中結(jié)晶含量達(dá)??到最高、且低環(huán)化活化能等。所以制備優(yōu)良碳纖維原絲技術(shù)的核心就是原絲高強(qiáng)化、??高純度化、細(xì)徑化、均質(zhì)化以及少缺陷化［２１＿２４］。??聚合單元所生產(chǎn)的產(chǎn)品就是生產(chǎn)原絲所需要的原料。制備ＰＡＮ原絲分為一步??法和兩步法。一步法可以減少聚合液生產(chǎn)過程，從而降低聚合液的制備成本。在一??定溫度環(huán)境和壓力環(huán)境中在凝固浴中發(fā)生雙擴(kuò)散過程，從而生成纖維。而兩步法與??一步法不同，它是先將聚合所得的原料通過過濾和干燥等一系列的工序后再溶解制??６??

般聚合生產(chǎn)中采用的主要原料為丙烯腈（ＡＮ），溶劑為二甲基亞砜（ＤＭＳＯ），??有一定量的共聚單體存在，在引發(fā)劑的作用下產(chǎn)生聚合反應(yīng)，然后經(jīng)過一系列的脫??單、脫泡處理，通過齒輪泵為下一工序輸送聚合原液。??這一過程有著溶液體系自由基聚合的主要特征：??１）在聚合過程中可以將反應(yīng)分為一系列的基元反應(yīng)，如引發(fā)、增長、終止；??２）引發(fā)劑可以漸漸得以分解，從而分子鏈上連接被引發(fā)的單體，增大轉(zhuǎn)化率：??３）鏈增長的反應(yīng)活化能較低，產(chǎn)物的分子量高。??以二甲基亞砜的連續(xù)聚合為例，其聚合流程如圖１－３所示。??－?＊?－?｜?廠?？—?＊?］??翬合薅分??供蠹??ＫＭ？分?供氮二異丁鯖??：，?，????雖｜?ｉ?＞?ｆ第一裹?＞第二豪，；??＜：�。�?Ｉ?合簽?＊鼸，？?合釜??—??ｉ?ｒ＝＾＾ｒ＝ｒ??？?丨；１隨１＾１叫ｕ：??丙烯酸甲鼉??Ｉ??！?ｉ?Ｉ?．丄?＿?！??——?廣＂?；??｜?二甲飆—》？計(jì)＊檐??？配制釜??????＿今［計(jì)最梢?＿Ｊ?Ｉ?Ｉ?＊＊??ｉ?”?ｊ?ｉ?＾?Ｉ?｜??ｙ??！?１１真空及單體?１?水碰１?ｉ??廠＾＾湟科Ｉ丨問牧系統(tǒng)?熱水紗??聚合液儲(chǔ)榷＾Ｊ丨ｊ?Ｉ??Ｉ?Ｊ?聚細(xì)５??圖１－３二甲基亞砜連續(xù)聚合流程簡圖??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ＰＡＮ?ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ?ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ?ｉｎ?ＤＭＳＯ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ??（２）原絲生產(chǎn)工藝流程??滿足條件的聚合原液并且有著適宜的紡絲條件才能生產(chǎn)出性能優(yōu)良的碳纖維??原絲。生產(chǎn)聚丙烯腈碳

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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