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碳纤维预氧化炉技术概述

发布时间:2022-02-11      点击次数:2243

碳纤维预氧化炉设计原理:

碳纤维预氧化制备的前期准备工作,碳纤维预氧化的过程,就是在高温环境下,将空气中的氧气分子与PAN纤维结合在一起,使聚合物链开始交联,促使纤维密度从1.18g/cc增加至1.38g/cc,其中温度控制非常重要,通常氧化炉的温度范围在200℃~300℃之间。 预氧化耗时较长,为了避免PAN纤维放热失控,造成火灾隐患,需要氧化炉充分考虑到气流的进出问题,利用多种气流来帮助散热和控温。

预氧化炉的工艺要求

预氧化过程的目的是使热塑性的PAN线形大分子链转化为非塑性耐热梯形结构,使其在碳化高温下不熔不燃,保持纤维形态,热力学处于稳定状态,最后转化为具有乱层石墨结构的碳纤维。在预氧化过程中,大分子之间发生环化及交联,并伴随上述反应的进行发生热裂解反应,逸出许多小分子,产生大量的热。预氧化工艺的制定原则之一就是促进梯形结构的生成,抑制热解小分子的产生,以提高碳纤维的性能和碳化收率。根据预氧化工艺的要求,预氧化炉具有以下功能:

1、炉膛有效恒温区要长,以保证预氧化充足。

2、炉膛内的温度要均匀。炉膛内温度的均匀性主要包括三个方面,纵向温度均匀、横向温度的均匀和竖向温度均匀。纵向温度分布均匀,尽量减少温差的波浪式分布;横向和竖向温度均匀,在内炉膛大于1m预氧化炉,其温差尽量要求在2℃以内。

3、炉内的风速平稳、可调。进入预氧化炉内的空气应具有以下作用:供给氧化反应必须的氧;瞬时带走反应热,避免纤维的蓄热、过热而使


碳纤维烧断;带走预氧化反应的副产物小分子或焦油,以建立新的平衡;使炉内温度均匀,均匀分布和流动的热风有利于炉内温度均匀,减少温度不均匀带来的质量波动。

4、加热元件拆装方便,可以实现连续控温。

5、废气排放要集中,以保护环境。

预氧化炉设计结构:

炉体从上到下依次设置有顶部保温层、炉体内管、填料、空气层、空气预热层、底部保温层和温控系统沥青纤维穿过炉体内管,底部保温层设有空气入口,填料和空气预热层接入温控系统;采用填料使得氧化炉内既具有充足的空气流量以保证氧化效果,有效地带走氧化反应产生的热量和低分子烃类;风量适合且风力柔和,使得炉内空气流稳定穿过沥青纤维,减少气流对沥青纤维的冲击,保证沥青纤维不被气流吹散,提高了沥青纤维的生产质量。


技术参数:

1,氧化炉管规格:5L  D79(内)*H1000  不锈钢304材质

2,最高加热温度:≤400℃

3,控温:精度±1℃,最大升温速率5℃/min,30段程序控温。

4,恒温区长度:400mm

5,进气流量:2.5m³/H

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