碳纤维行业资料汇总（希望多交些碳纤维行业的朋友）？

碳纤维生产正向绿色化发展 如果在碳纤维生产过程中对挥发物的控制不给予足够的重视，将会给环境带来严重的影响，并对人体带来直接危害。在炭化炉中会产生HCN和NH3等有害气体，在很少的量时就会对人体健康造成伤害。CO、CO2、氮氧化物NOx和挥发性有机物也是碳纤维生产过程中需要考虑的污染物，这些不仅会对环境不利、而且残留的焦油和硅烷会损坏生产设备。 众所周知，碳纤维生产过程中需要大量的能源和热量输入。生产商需要在降低氧化和碳化过程能耗的同时，提高生产效率。 和很多工厂一样，挥发物都可以通过高温焚烧热氧化技术予以分解。 CnH2m + (n + m/2) O2 →nCO2 + mH2O +热量 然而，很少有行业像碳纤维行业那样设计专门的解决方案。以下是两种减少排放和降低能耗的专业方法。 蓄热式热氧化装置 蓄热式热氧化装置（RTO）的高能效和清除率使其成为很多工业领域的废气控制装置。然而，由于碳纤维生产过程的特性，需要对若干氧化器进行改型，以确保该系统的有效性、可靠性和安全性。 理论上，从低温炉和高温炉排出的气体都可以通过RTO进行处理。RTO的蓄热组件对处理高流量、低浓度蒸汽非常有效。RTO获得的热效率可达97%，不需额外增加燃料。在大多数情况下，气体被压缩进一个安装在强制通风结构中的RTO中。 这样可以减小主风扇的尺寸，以及气体进入氧化器的电力消耗。由于在碳纤维生产时会出现HCN，很多RTO都带有强制通风设施。主风扇尺寸必须足以将空气从氧化器吸出，但是要保证将HCN气体压入氧化器进行清除，以保护公司员工以及周围潜在受影响人员的安全。 无论什么时候都要避免RTO中的硅氧烷氧化物蒸汽在废热回收床上沉积。无机二氧化硅颗粒在升温阶段开始出现，并在介质床上聚集。设计热回收床时应在不影响高的热效率的前提下，避免硅土灰尘聚集并堵塞氧化器。一旦发生堵塞，应对RTO媒介进行定期清洗或更换。 多区间直接燃烧热氧化器(MS-DFTO) 碳纤维生产中由低温、高温炉产生的气体含有浓度非常高的污染物。这种情况下非常适合采用DFTO。然而，这种降解技术需要补充辅助燃料以达到分解的温度。否则，它们会成为温室气体CO2和NOx的重要来源，并对全球变暖产生影响。 然而，温室气体并不是这些环保设备必然的副产物。近年来，通过引入多区间、多步骤方案降低燃烧炉的影响，以解决这些问题。MS-DFTO已经成为碳纤维行业独有的技术，以保证生产过程对环境是无害的。 在使用的过程中，炉内废气通过鼓风机从系统中排出。这样确保了HCN气体全部进入氧化炉进行分解，避免这些致命气体从法兰或仪器中泄漏，危害员工和周围人员安全。这也确保了氧气不会回到炉子里去。 炉内废气在DFTO第一阶段注入，在此阶段没有足够的氧气来使碳氢化合物充分燃烧。在这种还原环境下，少量的含氮化合物被分解成小分子NOx。其余气体则进入下一阶段，在此阶段，分解率可以达到99%。合适的氧含量和停留时间保证了高的分解率。也可以在MS-DFTO系统后加装一种选择性非催化还原（SNCR）系统以进一步降低NOx的排放。 工艺一体化 如今的碳纤维生产商在设计和优化生产工厂时都采用一体化更高的新技术：从合成、纺丝到氧化、碳化、表面处理和污染控制。物理连接技术以及工艺设备和控制设备间的衔接是安装成功的关键。通过整合生产过程中的加热设备，优化热氧化器的能量回收，可以提高工厂的整体效率。 今年，有两个机构推出了与以往不同的新技术，采用了高效的污染防治技术，同时也可以通过提高效率、降低能耗来降低产品成本。 英国最前沿的回收技术 碳纤维由于具有高强、耐久和轻质特性，在航空、汽车领域得到了良好的应用。然而，大多数废弃物都是通过填埋进行处理，这样碳纤维和其他有机原料一样无法实现降解。 英国诺丁汉大学建立了一家工厂，致力于回收利用这种宝贵的资源。诺丁汉大学通过和行业伙伴合作，建立了一个碳纤维回收试验工厂。该团队开发并将具有一定残余强度的回收的碳纤维商业化，将其用于产品中，可以节省生产成本。 诺丁汉大学的研究者明白空气污染控制设备的排放必须达到当地的气体排放要求。他们已经意识到有必要对碳纤维生产过程中废气燃烧产生的热量进行回收。 Anguil公司为该校提供大气污染防治系统。主要是因为他们有类似的应用经验，并能给这个回收试验工厂定制满足要求的系统。Anguil制作、安装了一套可以联机的双热回收热交换氧化器。内部热量回收工艺可以减少达到燃烧废气温度所需的辅助燃料。 美国的技术转让 根据业界对低成本碳纤维的需求，美国能源部在橡树岭国家实验室（ORNL）开发了一种专用的转化工艺。这种由Harper International设计的工艺装备，是业内最复杂，性能最好的设备。位于田纳西州橡树岭的碳纤维生产线可以让商业伙伴在新兴的碳纤维复合材料进行商业化生产前，对其可扩展性进行测试。 为了处理碳纤维生产过程中产生的废气，达到废气排放标准，Anguil公司已受委托设计、生产和安装了一套MS-DFTO装置。这种减排系统能够分解氧化过程中的主要副产物——小分子的氮氧化物NOx。通过调节工艺参数，可以使通过DFTO的挥发性有机物的分解率超过99%。

聚能式喷丝板超声波清洗机（大转盘） 清洗原理 配置不锈钢旋转支架，由微型电机带动喷丝板支架旋转，聚能超声固定不动，喷丝板做圆周运动，适用于喷丝板尺寸小的清洗场合。 适用对象 粘胶，腈纶项目喷丝板（小板或者清洗数量少）； 性能概述 采用聚能式超声波对喷丝板微孔、导孔进行清洗； 喷丝板支架带动喷丝板旋转； 聚能超声所产生的高功率密度超声可使清洗达到完美效果； 单独控制柜控制； 推拉式换能器结构，方便拆装清洗工件； 多个可选配置，提高清洗效果； 技术参数 连续工作时间：＞20小时； 振头入水深度：10-15mm； 振头与工件之间的工作间隙：2-4mm； 能量密度：14w/cm2； 换能器峰-峰值电压：1700v-2000v 保护电路：发生器具有过流、过载、短路保护；电机具有缺相、过载； 发生器特点：使用高速嵌入式微控器，采用dds数字频率合成系统。频率精确稳定，跟踪及时； 系统具有菜单功能，可通过数码显示错误代码，定位故障点； 系统具有通讯功能，可用编程器设定和调整频率、功率、时间及工作模式等参数。 技术参数（机型举例） atlas-4018d-f型 备注 1 超声频率 18±0.5khz 2 功率容量 4000w×2 3 外形尺寸mm 1310×1280×1000 可定制 4 内槽尺寸mm 1150×1120×246 5 压电陶瓷 φ70×φ33×10 6 振头规格mm 130×162×35，2只 航空钛合金材质 7 加热方式 电加热12kw（数字温控系统） 8 结构特点 喷丝板旋转式 9 清洗能力 φ65/85mm喷丝板约49块/次， φ115mm喷丝板约24块/次

项目名称： 高性能碳纤维相关重大问题的基础研究 依托部门：杨玉良 复旦大学 2011.1至2015.8 教育部 上海市科委 首席科学家： 一、研究内容 碳纤维的生产涉及多道复杂工艺，包括聚合、纺丝、预氧化和碳化等，是一个前后高度关联的系统工程，人们只有对相关基础科学问题有正确且深入融贯的理解，才能统筹考虑各道工序的工艺条件，实现稳定生产和纤维的性能不断提高。通过充分的调研和对已有理论和实践问题的了解，我们提炼出对碳纤维的制备控制和质量控制有重要影响的关键科学问题，针对pan链结构设计与过程控制、耦合相分离的纺丝流变学、耦合化学反应的纤维拉伸流变学、以及碳纤维的断裂物理等方面深入开展如下基础理论研究。 1 pan链结构设计与过程控制 本项目首先要解决的关键问题是符合高性能碳纤维制备要求的聚丙烯腈分子链结构设计与调控。碳纤维原丝和聚合体一般采取丙烯腈(an)、丙烯酸甲酯(ma)和衣糠酸(ita)三元自由基共聚。然而，关于共聚物的序列结构对于制备高性能碳纤维的重要性，目前仍然没有引起应有的关注，在公开发表的文献里未见涉及这一问题。 如果从碳纤维的微观形态反推到耦合了环化反应的原丝拉伸过程，再前推到分子链结构，即可发现序列分布在制备高性能碳纤维中起着至关重要的作用。这不仅是因为均匀的序列分布在原丝拉伸细晶化过程中起重要作用，而且均匀分布的共聚单元可以均匀地引发环化反应。如图1所示，若共聚单元分布不均匀，则只有那些和丙烯腈相邻的单元参与引发，那些中间的共聚单元不能引发，这就必然在后续的氧化稳定化过程中带来缺陷。 在三元共聚物中存在着两种序列分布，或者可以形象地看成两种共聚单体在 不同聚合时间(或转化率)形成的主链上的分布。an/ma的竞聚率接近，共聚行为接近理想聚合，因此在聚合不同阶段ma单元的含量保持稳定，ma在链上的分布也比较均匀；而an/ita的竞聚率差别较大，导致共聚组成和序列分布的不均匀，因此首要考虑的是共聚单元在聚合物链上的分布。 但是，多组分体系的序列分布解析计算十分困难。为此我们发展了一种monte carlo模拟方法，可以非常可靠地根据竞聚率、各基元反应速率常数和具体反应条件，得到聚合产物的序列分布，同时也可以得到分子量和分子量分布。该计算工作的一个重要结果是发现传统的聚合方法所得到聚合物序列分布非常不均匀，其中的共聚单元肯定没有发挥最佳的引发效果。在此基础上，我们提出了一种聚合反应的调控方法，使得共聚单元的分布变得十分均匀，同时保证所需的分子量和分子量分布符合要求。 monte carlo模拟结果显示，体系中ita表现出强烈的优先聚合倾向，这就使得聚合初期产物中ita含量过高而后期过低，实际上后期聚合产物基本上是丙烯腈均聚物，这就带来了产物序列结构的不均匀性。而我们发展的聚合过程调控方法，能够制备均匀分布的产物。图2给出的瞬时序列分布曲线可以清楚地看出这一点,传统聚合体系在聚合初期丙烯腈序列长度的峰值是56个an链节，即每两个共聚单元中间被56个丙烯腈单元所间隔，而在聚合后期，丙烯腈的序列长度峰值达到了约1000个链节，这种序列分布的不均匀性将导致阴离子环化不能被有效引发，从而严重影响碳纤维的最终性能。而用新的聚合调控方法，序列分布曲线比较接近，序列长度峰值都在125个链节附近，呈现出均匀的分布。

做就没有，只有应用来做改性料而已 ，楼主是做碳纤维的吗？ 我是做碳纤维的，所以收集一些国内外的资料大家分享，同时也做为”学习笔记“的形式增加点碳纤维相关知识。

[转载]2012年国内dmso生产厂商 1、沧州东丽精细化工有限公司 2010年建设， 年产10000吨 2、重 ... 二**亚砜：涨价背后是尴尬 作者：王红珍 2014年11月13日 来源： 中国化工报 　　中化新网讯　　11月5日，国内二**亚砜市场主流到厂价8400元（吨价，下同），较10月窄幅上涨100元。龙头企业湖北兴发库存1000吨左右，河北沧炼库存800吨左右，欠款销售，货到两个月账期。业内人士分析，此次价格上调主要是由丰喜新绛6000吨/年装置停车，市场供应短期减少所致。但长远看来，受技术制约，下游市场被进口产品挤占，主要原料支撑不足，企业还将深陷赊账销售的尴尬中。

4 碳纤维的断裂物理 碳纤维的断裂属脆性断裂，但实验证据已表明其并不完全符合griffith的断裂机理。已有实验表明，晶片的不完善取向是纤维的根本弱点，并成为断裂破坏的薄弱点。 最近我们发展了研究碳纤维应力－应变特性的monte carlo模拟方法。由于碳纤维的内部分子结构非常复杂，需要进行合理的简化。我们首先研究单层石墨片的应力—应变性能，以及缺陷的分布和形状对其应力—应变性能的影响。石墨片层内相邻碳-碳键的夹角是120度，在粗粒化的基础上可以把它们之间的夹角 近似为90度，这大大简化了模型，提高了计算机模拟的效率，同时也不会改变模型的定性结论。图16(a)给出了该模型的示意图，一个二维网格被用来模拟碳-碳键连接而成的石墨片层，点代表连接处，线代表碳-碳键，而无连接处表示为键的断裂处。 在图16中，碳纤维含2%的缺陷，除一个横向尺寸为16个键长、纵向尺寸为4个键长的大缺陷外，碳纤维中的缺陷都是单键缺陷，且均匀分布。碳纤维在发生断裂前的整个结构(图16(a))和裂缝附近的局部放大图（图16(b)，此时应变为1.5%）如图所示。可以肯定该碳纤维的断裂是由这个大缺陷所产生的大裂纹所导致的，即单个大缺陷足以导致断裂。 (a) (b) 图 16 缺陷密度为2%，均匀单键缺陷中存在一个大的缺陷（16，4）的碳纤维在发生断裂前的结构（此时应变为1.5%）。(a) 整根碳纤维的结构，(b) 裂缝附近的局部放大图。 比较不同缺陷密度的碳纤维，我们发现缺陷密度越大，碳纤维的强度和模量越低，但其达到最大强度时的应变也越大，而且强度和模量的下降随缺陷密度的增加而变慢。这告诉我们碳纤维中缺陷的存在并不是有害无利的，更何况缺陷在工业生产中是不可避免的。 为了进一步理解各种缺陷对碳纤维力学性能的影响，我们还计算了不同缺陷形状的碳纤维的力学性能（图17）。结果表明，在缺陷密度相同时（总断键数相同），缺陷在纵向的尺寸越大（缺陷越大，个数就越少），碳纤维的强度和模量就越高；但是，缺陷的横向尺寸越大，碳纤维的强度和模量就越低。对比具有一个大缺陷和多个小缺陷的体系，更清楚地告诉我们：当这个大缺陷为横向缺陷 时，该缺陷通常会发展成为大的裂纹，最后导致碳纤维断裂；然而，如果这个大缺陷为纵向缺陷时，该缺陷发展成为导致碳纤维断裂的裂纹的可能性要小很多，甚至几乎为零（当其横向尺寸很小时）。因此，我们的模拟计算为怎样控制碳纤维中的缺陷提供了理论依据。 图 17 缺陷密度为2%，缺陷纵向尺寸固定为j=4，具有不同横向尺寸缺陷的碳纤维的应力 —应变曲线。图中i，j代表缺陷的横向尺寸为第i个键长，纵向尺寸为第j个键长。 因此，本项目拟建立一个针对碳纤维具有实用性的材料破坏的临界应力判据，同时对其断裂机理提出更为合理的模型。主要开展以下研究： (1) 发展脆性断裂力学理论，研究拉伸强度、断裂伸长率与石墨晶片取向时的缺陷之间的关系。 (2) 分析碳纤维材料在破坏时的裂纹生长动力学，初步建立碳纤维材料的断裂力学模型。 (3) 根据实际生产中获得的碳纤维的孔隙缺陷的大小和分布以及晶片的大小和分布数据，利用模型建立起结构与模量、断裂伸长的相关性，验证模型的正确性，或对模型进行修正。 (4) 设计特定的一些类似turbostratic类的横截面结构，利用模型计算此类特定结构的力学性能，阐明此类结构拥有高性能的理论依据，为设计高性能的碳纤维材料提供理论指导。 (5) 由于解析理论的困难，还拟应用密度泛函理论，分子动力学，monte carlo算法等，通过计算机模拟来考察各种断裂机制，以及碳纤维材料的应力—应变行为与分子量、晶片尺寸、晶片迭层数、晶片折叠次数和晶片取向度的关系。 从而为碳纤维材料的各级结构设计提供理论指导。 (6) 理论和模型的正确性必须通过大量的实验来验证，需要设计一系列的表征手段确立凝聚态结构、缺陷分布、纤维和石墨层的取向和折叠对力学性能的影响。

4 pan原液在凝固浴和流动场下的形态演化 pan原液细丝的固化是一个扩散控制过程，相平衡和相分离动力学对固化后原丝的结构及物理性质有着决定性影响。凝固过程中细丝的微细结构和形态不仅取决于平均组成，也取决于达到这一组成的路径。取决于体系中三相之间的相互作用参数、原液固含量以及凝固浴温度和拉伸比，原丝形态的演化是高度受制于过程。深入理解其中的内在机理将是提高pan原丝宏观性能的关键。 相图是深入了解pan纺丝过程中相平衡和相分离的重要工具。我们利用上海石化生产的pan原料，结合了flory-huggins理论和实验测定，构造了pan/溶剂/非溶剂体系的三元相图，详细研究pan分子量、体系温度等生产中可以调节控制的参数对相图的影响。同时从实验出发，辅助以必要的理论推导，计算出相图中的失稳分解线。这样根据原料液的组成，就可以推测体系的相分离机理，定性地了解纤维内部由相分离导致的多相结构特征。这一理论-实验相结合的方法允许人们方便地考察pan分子尺寸以及三元体系中各组成间相互作用参数对凝固浴中相分离过程的影响，并为进一步的形态演化动力学研究提供方向性指导。 1# cal. line panoc# nascn water 图 8 上海石化生产的pan原液的三元相图 before stretching after stretching (a) (b) 图 9 (a) 改进工艺前的原丝在后段拉伸之前的扫描电镜照片; (b) 原丝在后段拉伸前后孔 隙的变化。 pan原丝性能与其在凝固浴中形成的形态结构密切相关。热力学上预测的相分离行为提供的指导需经过细致的动力学调控才能得以最终实现原丝形态结构的优化。取决于纺丝过程中的加工参数的控制，相同的原液和凝固浴组成也可能造成各种不同形态结构的生成。最终的原丝截面可以是圆形或各种非圆形貌，内部孔隙的尺寸、数量及分布也将随凝固成形条件而发生显著变化。凝固阶段产生的孔隙是尽可能需要避免的，它虽然通过后段拉伸发生一定的闭合，然而，这些微孔缺陷始终存在，与最终的碳纤维结构具有传承性，不可能通过分子运动和扩散达到真正的弥合，而且这些缺陷经过拉伸后尺度变得很小，难以通过常规的表征手段检测到。因此如何合理地控制凝固条件，尽可能抑制这类微孔的产生是原丝纺制工艺的关键。 我们已系统研究了聚合物-溶剂-非溶剂三元体系凝固过程的形态演化，如图图10所示。聚合物、溶剂和非溶剂两两之间的相互作用对平衡相图和形态演化有着重要的影响，其中溶剂与非溶剂之间的相互作用较为敏感，特别是依次增加溶剂与非溶剂的排斥作用，就可逐步缩小相图中两相区所占的比例，利于纤维中浓度的演化路径绕开两相区，得到纤维截面从疏松到指纹状再到致密的形态转变。 图 10 溶剂与非溶剂的相互作用参数?12对相图和纤维截面演化形态的影响，热力学两两相 互作用参数?23?0,?12?0,?13?1.8和溶剂-非溶剂分子的动力学特征交换时间?12=4?10-7下纺 丝过程中纤维表层浓度在相图上的演化路径及形态演化过程。 原丝的形态并不完全由热力学决定，还受制于动力学过程。图11 充分说明即使在相同的热力学参数下，溶剂与非溶剂之间的扩散速度的变化就会使形态有较大的改变，增加溶剂与非溶剂间的扩散速度，形态由致密重新变为疏松。从理论上清晰地证明了降低溶剂与非溶剂之间的扩散速度对获得致密的pan原丝是十分有利的。 图 11 改变溶剂非溶剂扩散速度对形态演化的影响。?23?0.0,?12?1.5,?13?1.8下的纤维形态演化过程。溶剂-非溶剂分子的动力学特征交换时间从图27的?12=4?10-7依次减小为2?10-7 和10-7，表示溶剂与非溶剂之间的扩散速度逐步加快。 在上述已取得部分成果的基础上，我们将要开展的研究： (1) 原液纺丝拉伸流动模型的进一步发展，模型所需参数的实验测定；通过模型计算给出针对生产工艺的拉伸速率, 拉伸应力和稳定化条件； (2) 纺丝流动过程传热模型的完善；考虑流体粘度和密度随温度变化，还将原液的流变行为耦合进流场，以期更为准确地改进喷丝组件的出丝均匀性及纺丝稳定性； (3) 测定上海石化原料液中溶剂、非溶剂的扩散系数，以monte carlo方法为基础，发展pan凝固动力学的理论模型，结合必要的显微光学实验，阐明pan/溶剂/非溶剂体系的相分离，即凝固动力学，预测其最终凝聚态结构； (4) 将研究结果推广到对pan原丝生产的其它动力学过程，主要是纺丝原液进入凝固浴后的双扩散过程、纤维拉伸过程和凝固中所形成孔隙的熔合动力学过程，并结合相图和动力学方程，分析凝固浴和pan溶液的界面早期动力学稳定性，找出界面稳定性对工艺参数，例如温度、原液配比等的依赖关系，为合理地控制纤维的表面形貌指明方向。利用数值计算方法求解动力学方程，以全面详细了解纤维内部形貌演化的动力学，为工艺设计上控制纤维内部结构通过理论指导； (5) 进一步利用上述理论和实验结果对原液进入凝固浴后的双扩散过程、纤维拉伸过程和凝固中所形成孔隙的熔合动力学过程进行系统的研究，寻找各种因素影响分子取向、排列和结晶的基本物理机制，为t700以上级碳纤维的研发提供本质上的支持。

pan基碳纤维原丝溶剂回收技术概况 目前pan基碳纤维原丝主要工艺路线为dmso、氯化锌、dmf、硫氰酸钠、dmac，溶剂回收工艺发展也不平衡，其中dmso回收从单效到双效分离，未见其多效分离报道；氯化锌工艺回收已有五效分离技术；dmf回收三效分离技术已经普遍应用；硫氰酸钠五效和六效分离技术也广泛使用；dmac回收工艺普遍采用三效和四效技术。国内要继续进行dmso回收四效技术的开发，促进原丝加工成本的降低。 从能耗上讲，dmso路线目前能耗最多。

年产1000吨t300级碳纤维国产化成套设备的研制 于素梅1 朱延松1 孙绿洲1 席玉松2 1连云港鹰游纺机有限责任公司 2连云港中复神鹰碳纤维有限公司 【摘 要】介绍了年产1000吨t300级碳纤维国产化成套设备的基本组成及其关键装备的自主创新研制 【关键词】碳纤维；纺丝；碳化；蒸汽牵伸；氧化炉；低温碳化炉；高温碳化炉 1 概述 碳纤维因具有极高的强度，良好的导电、导热和耐腐蚀性等优良特性，被广泛用于航天航空、交通、医疗、纺织及国防等领域。由于碳纤维属于高性能纤维，在国外都属于技术保密项目，外国公司都是只卖部分纤维产品，而不出售设备与技术。国内研究仅局限于在实验室或吨级、几十吨级的小型化生产，2008年，连云港中复神鹰碳纤维有限公司在国家发改委和中国纺织工业协会的支持下，结合连云港鹰游纺机有限责任公司几十年在成套化纤纺织机械的研发设备优势及500吨原丝220吨碳纤维生产经验，开展了年产1000吨t300级碳纤维的规模化生产与成套设备的研发。经过两年多的努力，研制成功了千吨级碳纤维成套装备，并实现了原丝、碳丝配套生产。产品质量达到日本东丽t300的水平,实现了碳纤维装备与工艺技术工业化生产。自主研制的聚合、纺丝、碳化装置与工艺技术获多项国家专利，并建立了全套企业标准。 2 关键装备的自主创新研制 设备要满足工艺条件的要求，精良的设备是制取高性能pan原丝的必备条件。年产1000吨t300级产2500吨高性能聚丙烯腈（pan）原丝的湿法纺丝生产线及原丝经预氧化处理再经低碳纤维国产化成套设备是为中复神鹰碳纤维有限公司专门研制的采用二**亚砜（dmso）法年生温碳化和高温碳化年生产1000吨t300级pan基碳纤维生产线的成套设备。其设备组成是结合国内各家腈纶生产线的优缺点并根据目前本企业所具备的条件确定的原丝纺丝工艺路线，即纺丝→三级热水牵伸→水洗→一道上油→热水干燥→二道上油→蒸汽干燥→蒸汽牵伸→热定型（去应力处理）→卷绕(见图1)及碳化工艺路线，即供丝→驱动装置→预氧化→驱动装置→低温碳化→驱动装置→高温碳化→驱动装置→上浆机→干燥炉→驱动装置→卷绕(见图2)而确定的。其基本原理与国内外同类产品基本相同，在具体结构上，我们通过不断摸索，对其中的关键设备进行了优化设计。 2.1纺丝机的研制 纺丝机使用灵活的喷丝头组件连接方式及计量泵快换结构，方便操作。新型的喷丝组件的结构设计选用合理的分配板、过滤装置及合适的喷丝孔长径比，使得聚合物原液更流畅地通过孔洞，保证了原液喷出质量，提高了喷丝板的使用寿命。采用多孔数喷丝板变为多丝束纺丝，与其他同类产品相比，成倍提高单线生产能力，降低了主产成本。 2.2牵伸、水洗、干燥等设备的研制 随单线产能规模不断扩大，纺丝位数成倍增加，对于年产2500吨原丝的纺丝生产线，牵伸、水洗、上油、烘干等牵引辊的工作长度达到1.6米，为保证丝束运行平稳，我们摒弃了原先生产线所有辊筒为悬臂式的安装方式，在方便工人操作的情况下，采用创新的双支承式设计（见图3），有效地消除了辊体悬臂过长带来的辊面跳动过大的问题，大大提高了生产质量，且降低了设备的制造生产成本。 2.3高压水蒸汽牵伸机的研制 高温蒸汽牵伸设备是实现pan纤维高强化、致密化和细旦化的关键设备。为了实现丝束的高倍牵伸，要求牵伸箱内的蒸汽机为饱和水蒸汽，压力为0.2～0.6mpa，温度大约在135℃～165℃左右，且牵伸箱的长度要与丝束的走丝速度相匹配，以保证高压水蒸汽中具有高动能的水分子在牵伸箱内有足够的时间渗入到丝条的孔中，使其得到有效塑化、牵伸、舒展，并沿纤维轴向排列，提高其取向度。为了使牵伸箱内保持一定的压力和温度，牵伸箱两端有密封结构，外围有保温结构。 国外对这类设备实行技术封锁，严禁向中国出口。多年来，我们通过对该设备的不断研究探讨，自主研发了具有自主产权的高温蒸汽牵伸机（见图4）。该高压蒸汽牵伸装置各丝束主牵伸室采用独立通道、独立进汽、整体保温，两侧带有迷宫密封结构，密封性好，有效解决了箱内压力的泄露问题及因泄露造成的蒸汽流动性大、丝束颤抖加剧、在出入口处磨损产生的毛丝或断丝的问题。高压蒸汽牵伸机的工作压力可以稳定在0.25~0.40 mpa，以高达3倍的牵伸倍数得到高取向度的原丝。 2.4新型叠层式外热预氧化炉的研制 通过用计算机模拟反应器内气流场（包括进入的空气流、输出的反应尾气）、温度场的分布状况，氧化、环化反应热的传递及排除状况，设计并制造了新型叠层式预氧化炉（见图5），在单丝炉膛的上部平行设置多个双丝炉膛，以层叠方式对丝束进行多段牵伸，提高了单位占地面积内的预氧化效率，解决了进口箱式预氧化炉能耗高、纤维易蓄热着火等问题，实现了宽幅预氧化炉炉膛温度的分布均匀性，为均质预氧化提供了保证。 2.5大型宽幅低温碳化炉的研制 在碳纤维规模化生产中，大型低温碳化炉的热膨胀导致炉腔的不规则变形和扭曲，破坏炉腔与其他部件的连接。自主设计制造的大型宽幅高低温碳化炉（见图6），利用波纹结构形成炉体四壁，将炉体长度方向上的膨胀量分解到每个波纹的两个边上，减少总伸长量，并通过多个波纹的微变形累积抵消热应力引起的炉腔变形，突破了大型碳化炉炉膛温度分布不匀、炉腔易变形、炉腔密闭性不好等技术难题，为碳化工艺提供技术保障。结合预氧化纤维的放热曲线，设计了特有的通风系统，使得碳化炉产生的废气能够及时排放，无焦油产生，杜绝了焦油带来的杂质及断丝现象。 2.6大型宽幅高温碳化炉的研制 自主设计制造的大型宽幅高温碳化炉使用耐高温的碳化硅材料，采用横向分段式炉腔结构，将炉腔分为近似相等的三段的独特结构设计，解决了炉体刚性不足的问题。通过合理的布局、联接及配套的密封装置，可封堵炉外空气向炉内渗入，也可防止炉内废气向室内排放，且造价低，使用寿命长。应用精密温控系统，保证了高温碳化炉按工艺条件升温、降温和保温，温度控制在1000~1350 ℃，为碳化工艺提供了可靠保障，保证了高温碳化的质量。 2.7混合气体自燃式高效焚烧炉的研制 自主研制的混合气体自燃式高效焚烧炉，使预氧化炉和碳化炉的废气能够同时进行燃烧处理，大幅减少有害气体的排放，实现了环保生产，同时省去了传统预氧化系统排放气体中昂贵的金属钯触媒转化系统，利用自燃式的燃烧方式节省了大量的热能。 3 总结 年产1000吨t300碳纤维国产化成套设备研制成功，实现了年产1000吨t300级碳纤维聚合、纺丝、碳化连续生产和工艺精确控制，从而形成了具有自主知识产权的pan基碳纤维关键设备、配套系统和工程化核心技术，已获得授权实用新型专利6项。2010年5月9日《千吨规模t300级原丝及碳纤维国产化关键技术与设备》通过了中国纺织工业协会组织的科学成果鉴定。鉴定委员会一致认为，该项目全部装备实现了国产化，打破了国外技术和装备封锁，综合技术达到国际先进水平，同年10月，该项目获得中国纺织工业协会科学技术进步一等奖。t300碳纤维成套设备与技术自投入生产运行已来，整条生产线运行稳定，产品质量良好，截至到2011年底，公司生产的碳纤维产量达到1830吨，实现产值3.8亿元，为企业创造了良好的经济效益，为我国碳纤维丝生产国产化、产业化闯出了一条新路，同时填补了国内空白，产品质量达到日本东丽t300级产品标准。目前，我们已研制出采用干喷湿纺工艺年产千吨t700级碳纤维的纺丝、碳化生产线的成立套设备，并在中复神鹰碳纤维有限公司投入使用，这将为我国高性能碳纤维生产产业化、规模化生产做出新的更大的贡献。 参考文献 [1] 贺福 编著 .碳纤维及其应用技术[m].北京.化学工业出版社,2004

超细高强pan基碳纤维原丝纺丝液研究 贾存龙 秦其峰 代永强 金日光 【摘要】：聚丙烯腈的分子量越大,越有助于碳纤维超细高强高模化,但是由于纺丝液黏度急剧增大,以至于无法湿法纺丝,为解决这个问题,加入少量水来降低纺丝液的黏度。研究发现,高分子量聚丙烯腈-二**亚砜溶液中当水含量在1.5%～2%时,溶液黏度变得最低,且使纤维凝固成型缓和,结构均匀;同时还发现溶液粘度随温度升高而减小,当温度在65～80℃,pan质量分数在10%～11%时,溶液粘度可控制在160pa.s以下,能满足湿法纺丝的要求。通过湿法纺丝试验,得到强度达1gpa的原丝。 全文地址： http:///p-365375892.html

原文地址：国内pan基碳纤维原丝成本估算 国内pan基碳纤维企业很多，产能规模不同，规模越大生产成本越低，原丝成本要远高于日本三家企业，也高于台湾塑胶碳纤维。国内碳纤维原丝成本最低的应当为吉林碳谷，根据当前市场丙烯腈的价格计算，腈纶价格每吨要在丙烯腈价格基础上加4000元人民币，原丝的成本要远高于腈纶生产成本，吉林碳谷丙烯腈转化率接近100%，而其他碳纤维原丝厂转化率在95%左右，第二单体和第三单体加入量要比腈纶要少，目前丙烯腈的价格高于第二单体丙烯酸甲酯和衣康酸等，因此从原料组成看碳纤维原丝就比腈纶要高近千元，粘胶短纤与长丝目前差价在2.5万元每吨，而粘胶长丝的每股丝的孔数在200以内，国内粘胶长丝工厂的规模都在10000吨以上，碳纤维原丝单股丝都在1000个以上，但目前规模都在5000吨以内，因此判断碳纤维原丝成本每吨应该在丙烯腈价格基础上加1.5--2.5万元，随着原丝工厂规模的增加，原丝成本会接近每吨丙烯腈价格加1.5万元。 重点关注dmac两步法原丝生产，其成本是目前生产原丝最经济路线，产品质量虽然目前不是最好的，通过技术攻关，完善生产会做出优质产品，最终会再原丝生产中胜出。为什么说dmac两步法优势明显，因为它是当前腈纶最经济的路线，腈纶发展近60年的成果，除主要原料外，聚合用引发剂、还原剂等价格也很低，溶剂回收工艺采用四校蒸馏，凝固浴浓度高等特点。 碳纤维低成本生产技术的推广是21世纪碳纤维大规模推广的前提，原丝生产技术的低成本和生产规摸扩大是保障，美国人始终在坚持进行这一工程，中国国内大量碳纤维企业也在共同推动这项事业，碳纤维大规模应用的前提是能源价格的高启或者碳纤维低成本的生产技术，若仅是在军用和航天方面不会有太大的发展，目前碳纤维价格每公斤在20--40美元，美国的目标在11美元，而目前丙烯腈的价格每公斤在2.4美元，我想不久的将来，国内出现万吨级的碳纤维工厂时，碳纤维的价格就不会再超过15美元。