张力牵伸
预氧化阶段实施张力牵伸可以有效防止纤维发生物理收缩,有效的张力控制可以减少PAN大分子链发生断链,而辅助以牵伸可以使分子链有序排列,产生高取向结构,与此同时,张力牵伸也可以减少反应后产生的孔隙结构。
PAN前驱体纤维在预氧化反应过程中会产生HCN、NH3、CO等小分子物质,一旦进行工业化生产,毛毡用预氧丝,小分子气体排放成为重要问题,直接排放到环境中会影响环境,山东预氧丝,为此上世纪九十年代国外研发了RTO(RegenerativeThermal Oxidiser)再生热氧化系统。
预氧化温度对PAN纤维内部化学反应会产生一定影响,如环化反应可以在低温下以更快的速率发生,而在高温环境下,主要发生氧化反应,因此预氧化温度的合理控制极其重要,直接影响预氧化后结构。
停留时间
预氧化阶段停留时间是影响纤维结构与性能又一主要因素,阻燃线预氧丝纤维,如果停留时间过短,会导致氧化后纤维结构不良,无法进行碳化处理,但是随着停留时间增加,纤维收缩率也随之提高,而且纤维体密度、氧含量增加,微晶取向会下降。一般工业预氧化停留时间需要80min-120min。
由于停留时间较长,使得预氧化成为碳纤维制备过程中Zui耗时的过程,而为了有效降低停留时间,可以在共聚时加入促进环化反应单体。此外,目前国外提出利用热等离子体处理方法来对PAN前驱体纤维进行预氧化处理,预氧丝无纺布纤维,可使得预氧化停留时间降低到30min以内,但是过短停留时间对处理前后结构转变与控制要求极高,因此热等离子体预氧化方式能否在工业化实现广泛应用还有待验证。
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