碳纤维行为新一代材料，以其高强度、高模量比，低密度，低 X 光继承率，抗腐蚀、耐烧蚀、抗疲惫，耐热冲击， 导电导热、延长统共小和自润滑等优异性能，已无为应用于从航天、航空、帆海等高时期产业到汽车、建筑、轻工体育等各个领域。本文从工艺经由先容、工艺参数采用等方面辩论沥青基纤维纺丝工艺及出产花样，并对沥青基碳纤维性能进行辩论探花 极品，获得的沥青基碳纤维具有邃密的机械性能和踏实性能，相等具有无为应用价值。
色无极影视天下上出产碳纤维工艺主要有聚丙烯腈基和沥青基、粘胶基三种原料工艺途径。由于聚丙烯腈基碳纤维原丝制备时期掌捏在日、好意思、英等少数发扬国度，时期极为守秘。 海外原丝供应关联采选定点对供词应，原丝出产厂与碳纤维出产厂配合走漏，细心时期外流还采选互惠神气共同发展。
面临海外的时期紧闭，我国聚丙烯腈基碳纤维原丝与沥青基碳纤维出产险些同期起步，历经四十多年的发展历史。时间也思从海外引进原丝时期或与海外互助设置，但进展冉冉 。 国内设置的安设规模小，出产不踏实，原丝资本高，价钱贵， 依靠我方的力量设置有自主产权的高质地、低资本聚丙烯腈基碳纤维还需要一段重荷的路程。
沥青基碳纤维的原料在我国具有低价而实足的资源上风， 每年可应用的石油和煤沥青有1000万吨以上，其中石油沥青有几十万吨，不错加工成可纺沥青，其均为低硫、低灰是纺碳纤维的优质原料。20 世纪 90 年代中期鞍山东亚碳纤维公司从好意思国引进的一套200吨/年通用级沥青碳纤维出产线和一套20吨/年活性碳纤维出产线，经过该公司和北京化工大学的共同设置，酿成了我方的工艺时期。但原料可纺沥青一直依赖入口。
为了处置原料问题。连年来，辽阳石化下属化工场在国内科研院所和琢磨院校的落拓复古下，经过自主设置也曾出产出及格的石油沥青基碳纤维原料，建成了年产500吨碳纤维沥青安设，其居品在鞍山东亚公司试纺奏效，这就为进一步开导我国沥青基碳纤维出产提供了及格而实足的种种可纺沥青原料。
为了在设置制备试制过程中，针对这一特定的原料，抑制摸索合理的工艺参数，咱们查询无数时期贵府，作念稽察。奏效地处置了沥青级碳纤维、石墨纤维出产中出现拉伸强度和模量低的问题。
1 工艺花样1. 1原料
原料为可纺沥青其数目及主要规格见表1。
制备原料样品一部分各向同性基沥青 ( IP ) 其软化点为 237 ℃ ; 另一部分是各向异性基沥青(AP) ，软化点 260 ℃ ， 这 是从裂解渣油平分离出来的见图 1。
1. 2 制备的工艺过程
将高品性可纺沥青原料加热至350 ℃ ， 接管熔融纺丝法制成沥青纤维。再将沥青纤维在 350 ℃ 热空气夹带下送入踏实化 炉预氧化后的纤维经传送带送入碳化炉，对通顺入氮气进行保护，将纤维加热进行碳化处理。临了经事后期的活化和石墨化处理获得活性碳纤维和石墨化碳纤维等。
1. 3 推行的工艺条目
纺丝工艺条目: 温度315～375 ℃ ; 压力 0. 001～0. 002MPa ;探花 极品
踏实化工艺条目: 空气流量 1.5m3 /h;温度300～360℃;升温速度1～5℃/分;负荷0～5g/(mg纤维) ;加热时候2～4h。
碳化和石墨化工艺条目: 在氮气环境下，温度差别是 1000～1600 ℃ /2500 ℃ ; 氮气纯度为 99. 999% ; 热处理时候数十分钟或1h 。
2 效力与商议2. 1 制备过程中温度的影响与笃信
在制备过程中，需要笃信的数据包括沥青纤维送入踏实化炉进行氧化的操作温度及碳化炉、石墨化炉的操作温度，经过推行笃信，在保证弹性模量 ( 55～900 GPa) 、拉伸强度的基础上，获得各操作温度的优化值，如表 2 所示。
2. 2 纺丝系统工艺经由的笃信
该系统任务是将高软化点可纺沥青进行熔融纺丝，沥青纤维送入踏实化、碳化处理。咱们对比以往的文件，笃信了纺丝工序，工序过程如下 :
(1)纺丝工序
可纺沥青经破灭机闹翻后， 由斗式擢升机送入高位沥青料斗中，通过定量给料系统送入挤出机，通过电加热将沥青融化并加压后插足静态羼杂器羼杂，再经齿轮泵、过滤器、静态羼杂器插足喷丝头，在 350 ℃ 热空气夹带下，纺出的纤维落入踏实化炉的金属运送带上，动掸的金属网带将生丝送入踏实化炉。
(2) 踏实化和碳化工序
生丝通过金属网带送入踏实化炉后，在踏实化炉中进行氧化处理，使沥青分子间缩合或交联，以提高生丝熔点。踏实化炉共分40个区，每个踏实化区有一台风机、两组电加热安设。 预氧化后的纤维经传送带送入碳化炉，对通顺入氮气进行保护，将纤维加热进行碳化处理。碳化后的居品为碳纤维无纺毡。
通用级沥青基碳纤维的性能想象如表3所示，抗拉强度 ≥400 MPa 及弹性模量≥30 GPa ，应许质地要求。据了解， 国内出产的通用级沥青基碳纤维抗拉强一般在300～350 MPa 之间。本经由通过工艺温度的转机，奏效地处置了之前国内通用级沥青基沥青碳纤维出产中出现拉伸强度和模量低的问题。
2. 3 后处理系统工艺的笃信
该系统即纤维深加工和包装工序，是将沥青基碳纤维字据用户的要求，或进行活化、石墨化处理，或通过机械的神气磨碎、切碎成不同规格居品或加工成无纺织物毡。
( 1)活化处理
以经过碳化或踏实化后的中间居品为原料，经开卷后送入活化炉。在活化炉中以低压蒸汽为活化剂对纤维进行活化，酿成活性碳纤维。
(2) 石墨化处理
以经过碳化后的中间居品为原料，经开卷后送入石墨化炉。在石墨化炉中，通入高纯氮 (99. 999%) 气体保护，将纤维加热，使碳纤维里面分子结构发生重排，酿成石墨化纤维。
(3) 无纺织物毡
由碳化炉、或活化炉、或石墨化炉来的无纺碳纤维经卷绕机卷成卷，送到开卷机开卷，再经短切运送机运送至纵剪机、 转刃割断机加工成不同规格、不同品种的无纺织物毡。
(4) 造粒/切碎、磨碎由碳化炉、或活化炉、或石墨化炉来的无纺碳纤维字据不同需要由运送机输入颗粒机切碎、锤磨机磨碎后，经纤维运送风机通过换向阀差别送入旋风分离器分离、振动筛进行筛分，筛下物由装袋机装袋，筛上物由筛余物运送风机复返到颗粒机、磨碎机进一步切碎磨碎，筛选成及格居品。通盘由旋风分离器出来的粉尘气体经袋式除尘器作一级除尘后，并入总管插足袋式除尘器进一步分离粉尘后排入烟囱。
活性碳纤维的性能想象如表 4 所示，微孔容积 0. 3～0. 8 和 孔径 17～21 ，应许质地要求。
石墨化纤维的性能想象如表 5 所示， 电阻率≤3 mΩ · cm， 应许质地要求。
2. 4 总工艺经由的笃信
总工艺经由主要为接管熔融法将可纺沥青进行氧化获得通用级沥青基碳纤维居品，再以通用级沥青碳纤维为原料通度日化处理或石墨化处理差别获得活性碳纤维与石墨化碳纤维居品。在出厂前可按照需要进行磨碎、短切工艺进行加工。总工艺经由简图如图 2 所示。
3 论断( 1) 通过推行笃信了沥青基碳纤维制备工艺经由，即上料熔融———纺丝———踏实化———碳化———活化处理———石墨化处理———制品的主要经由。 同期笃信了对各个制备安设的操作温度。
(2) 制备出了通用级沥青碳纤维、活性碳纤维与石墨化碳纤维居品，通用级沥青基碳纤维的性能想象质地参数为抗拉强度≥400 MPa 及弹性模量≥30 GPa ; 活性碳纤维的性能想象为微孔容积 0. 3～0. 8和孔径17～21不错吸附甲苯20wtbwt%探花 极品，碘的吸附值为900～1500mg/g。石墨化纤维的性能想象为电阻率≤3mΩ·cm。其中通用级沥青碳纤维的杨氏模量等想象达到了日本吴成仙工的通用级沥青碳纤维居品的想象水平。
沥青碳纤维基碳纤维石墨化纤维发布于：上海市声明：该文不雅点仅代表作家本东谈主，搜狐号系信息发布平台，搜狐仅提供信息存储空间劳动。