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碳纤维的加工方法:干喷湿纺法
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   碳纤维的加工方法:干喷湿纺法

  原丝的选择条件:
  强度高,杂质少,纤度均匀,细旦化等。加热时不熔融,可牵伸,且CF产率高。
  常用的CF原丝:聚丙烯腈纤维、粘胶纤维、沥青纤维。
  碳纤维的加工方法
  碳元素的各种同素异形体(金刚石、石墨、非晶态的各种过渡态碳),根据形态的不同,在空气中在350℃以上的高温中就会不同程度的氧化;在隔绝空气的惰性气氛中(常压下),元素碳在高温下不会熔融,但在3800K以上的高温时不经液相,直接升华,所以不能熔纺。碳在各种溶剂中不溶解,所以不能溶液纺丝。碳纤维不能用熔融法或溶液法直接纺丝,只能以有机纤维为原料,采用间接方法来制造。
  通常用有机物的炭化来制取碳纤维,即聚合预氧化、炭化原料单体原丝一预氧化丝一碳纤维。碳纤维的品质取决于原丝,其生产工艺决定了碳纤维的优劣。以聚丙烯腈(PAN) 纤维为原料,干喷湿纺和射频法新工艺正逐步取代传统的碳纤维制备方法(干法和湿法纺丝)。
  干喷湿纺法
  干喷湿纺法即干湿法,是指纺丝液经喷丝孔喷出后,先经过空气层(亦叫干段),再进入凝固浴进行双扩散、相分离和形成丝条的方法。经过空气层发生的物理变化有利于形成细特化、致密化和均质化的丝条。纺出的纤维体密度较高,表面平滑无沟槽,且可实现速纺丝,用于生产高性能、 高质量的碳纤维原丝。干喷湿纺装置常为立式喷丝机,从喷丝板喷出的纺丝液细流经空气段(干段) 后进入凝固浴,完成干喷湿纺过程;再经导向辊、 离浴辊引m的丝条经后处理得到 P A N纤维。
  离开喷丝板后的纺丝液细流先经过空气层(干段再进入凝固浴,干段很短,但对凝固相分离和成纤结构有着重大影响。在空气层挤出的纺丝液细流中的溶剂急速蒸发,表面形成了薄薄致密层,细流进入凝固浴后可抑制双扩散速度;由于在喷丝板出口处产生膨胀效应,靠细流自身的重力以及牵伸力向下流动,然后经干喷湿纺的正牵伸可使胀大部分被牵伸变细后进入凝固浴;凝固浴采用低溶剂质量分数配比和低温凝固,低溶剂质量分数配比可加大溶剂与细流之间的质量分数差,加速扩散;低温可抑制扩散速度,利于沉淀结构致密化、均质化,最终纺出的原丝和所制碳纤维表面较平滑而无沟槽。与纯湿纺相比, 干喷湿纺可纺出较高密度且无明显皮芯结构的原丝,大幅提高了纤维的抗拉强度,可生产细特化和均质化的高性能碳纤维。
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