《聚丙烯腈基碳纤维生产技术》从生产实际出发，较全面、系统、深入地介绍了碳纤维生产流程各环节的生产技术及装备结构，内容包括PAN基碳纤维的生产技术、PAN基碳纤维生产中的关键设备、DMSO溶剂回收技术、PAN基碳纤维安全生产及废气处理技术、PAN基碳纤维生产过程中的分析测试、碳纤维复合材料。
《聚丙烯腈基碳纤维生产技术》可为从事碳纤维生产和研发工作的广大科技人员提供一定的借鉴和参考。
目录
1 PAN基碳纤维的生产技术1
1.1PAN纺丝液的制备3
1.1.1概述3
1.1.2硝酸法丙烯腈聚合9
1.1.3DMSO法丙烯腈聚合17
1.1.4发展趋势35
1.2PAN原丝的制备36
1.2.1湿法纺丝凝固成型过程中的双扩散37
1.2.2硝酸一步法纺丝39
1.2.3DMSO一步法纺丝47
1.2.4硝酸法和DMSO法纺丝工艺比较59
1.2.5发展趋势60
1.3PAN原丝的预氧化与碳化64
1.3.1PAN原丝的预氧化64
1.3.2PAN原丝的碳化77
1.3.3PAN原丝预氧化及碳化过程中的张力变化86
1.3.4碳纤维灰分的产生及控制方法87
1.4 碳纤维表面处理88
1.4.1阳极电解氧化法88
1.4.2阳极电解氧化法的表面处理装置90
1.4.3气相氧化法94
1.4.4气液双效处理法97
1.4.5发展趋势98
1.5上胶处理100
1.5.1上胶剂的种类100
1.5.2上胶工艺102
1.5.3上胶处理对碳纤维性能的影响105
参考文献106
2 PAN基碳纤维生产中的关键设备109
2.1聚合反应器111
2.1.1聚合反应器的型式及特点111
2.1.2不同体积釜式反应器的结构111
2.2脱单脱泡器116
2.2.1脱单脱泡器种类116
2.2.2PAN原丝生产中使用的脱单脱泡器117
2.3纺丝机119
2.3.1纺丝机的组成119
2.3.2凝固浴槽的组成120
2.3.3凝固浴循环系统的组成121
2.3.4凝固浴的布置形式121
2.4水洗机122
2.4.1水洗机的组成122
2.4.2水洗机的排布方式及特点123
2.5保压蒸汽牵伸箱124
2.5.1保压蒸汽牵伸箱的组成125
2.5.2保压蒸汽牵伸箱的辅助装置126
2.6氧化炉126
2.6.1氧化炉的设计原则127
2.6.2结构形式129
2.6.3防火措施133
2.6.4发展趋势133
2.7碳化炉135
2.7.1低温碳化炉135
2.7.2高温碳化炉139
2.8退丝纱架148
2.8.1机械式退丝纱架148
2.8.2电子式退丝纱架149
2.8.3纱架的放纱系统150
2.9卷绕机151
2.9.1原丝卷绕机151
2.9.2碳纤维卷绕机153
参考文献155
3 DMSO溶剂回收技术157
3.1单塔间歇蒸馏159
3.1.1流程概述159
3.1.2工艺过程159
3.2双塔半连续精馏160
3.2.1流程概述160
3.2.2工艺过程161
3.3多塔连续精馏162
3.3.1流程概述162
3.3.2工艺过程163
3.3.3回收DMSO产品的应用评价165
参考文献167
4 PAN基碳纤维安全生产及废气处理技术169
4.1碳纤维粉尘的危害及处理方法171
4.2丙烯腈聚合废料及尾气处理技术172
4.2.1固体及胶液废料的处理172
4.2.2聚合单元丙烯腈废气的处理173
4.3碳化废气焚烧技术174
4.3.1废气的特性174
4.3.2处理方法175
4.3.3排放标准188
参考文献188
5 PAN基碳纤维生产过程中的分析测试191
5.1原料的分析检测193
5.1.1丙烯腈193
5.1.2衣康酸195
5.1.3丙烯酸甲酯197
5.1.4偶氮二异丁腈198
5.1.5二甲基亚砜201
5.2中间过程控制分析检测203
5.2.1聚合液黏度203
5.2.2聚合液转化率204
5.2.3聚合液残余单体205
5.2.4原丝中残余二甲基亚砜（DMSO）含量的测定205
5.2.5纤度207
5.2.6单丝强度、模量、伸长率208
5.2.7含油率209
5.2.8直径不均率210
5.2.9沸水收缩率210
5.3碳纤维产品的分析检测211
5.3.1密度211
5.3.2复丝拉伸强度、拉伸模量、断裂延伸率212
5.3.3表面上胶剂含量217
5.3.4复合材料层间剪切强度218
5.3.5钩接强力220
5.3.6灰分221
5.3.7饱和吸水率222
5.3.8碳含量222
5.3.9碱及碱土金属离子含量224
5.3.10碳纤维的直径、截面形态、表面形貌225
参考文献226
6 碳纤维复合材料227
6.1碳纤维复合材料的制备技术229
6.1.1碳纤维增强树脂基复合材料229
6.1.2碳/碳复合材料（C/C）242
6.1.3其他复合材料245
6.2碳纤维复合材料的应用领域249
6.2.1国内外碳纤维复合材料的整体需求249
6.2.2碳纤维复合材料在三大领域的应用250
6.2.3在其他领域中的应用267
6.3碳纤维复合材料的回收利用269
参考文献271 序言
碳纤维是一种含碳量为90%以上的纤维材料，既具有碳材料固有的特性，又兼具纤维的柔软性，在航空、航天、汽车、电子、机械、化工、运动器材等领域的应用极其广泛，是我国重点发展的战略型新兴材料。碳纤维生产技术是一项多学科、多领域深度交叉的系统工程，涉及化学工程、高分子物理与化学、纤维材料物理与化学等学科，化工、纺织、冶金及机械等领域。因此，碳纤维生产技术的开发是一项复杂而艰巨的工作。
长期以来，由于国外一直对碳纤维生产技术和装备实施全面封锁，致使其成为制约我国航空航天和国民经济发展的瓶颈之一。碳纤维的研发引起了国家领导人的高度关注。中国石油吉林石化公司以国家急需为历史使命，经过四十年的攻关，在碳纤维工程技术开发、工业化装备设计及提高产品质量均一性等方面取得了重大突破；在大型间歇聚合反应器、多级凝固成型组合系统、PAN纺丝工艺及碳化技术等方面实现了技术创新，其中多项技术和装备已申报国家发明专利。自主开发出工业化成套技术软件包，自行设计并建成了百吨级成套工业化生产装置，实现了稳定生产和供货，产品通过了国内权威用户的测试和评价，碳纤维产品质量及复合材料性能全面达到了国际同类产品先进水平。
历经四十年的研发、创新与发展，中国石油吉林石化公司已经实现了碳纤维产品从无到有，装置规模实现了从模试化到工业化的跨越式递进。虽然已经取得了一定的成绩，但是在高性能系列产品开发方面、在产品及装置的综合竞争力等方面与国外先进水平相比仍有较大的差距。中国石油将不负国家的希望和重托，将“以自主创新引领可持续发展”，不断向高端碳纤维产品迈进，尽快实现产业化、规模化，为我国经济社会发展做出更大的贡献。在未来的五至十年内，将开发出T700、T800及MJ等系列碳纤维产品和碳纤维连续抽油杆、风力发电叶片等复合材料制品，形成系列化、延伸化、规模化的产业发展格局，中国石油吉林石化公司必将成为国际一流的碳纤维及复合材料产业基地。
本书的作者长期从事碳纤维生产技术及装备的研究开发，较全面、系统、深入地掌握了碳纤维生产流程各环节生产技术及装备结构。本书从生产实际出发，系统地介绍了碳纤维工业化生产过程的相关内容，可为从事碳纤维生产和研发工作的广大科技人员提供一定的借鉴和参考。
中国科学院院士
| ISBN | 9787122147660,712214 |
|---|---|
| 出版社 | 化学工业出版社 |
| 作者 | 蔡小平 |
| 尺寸 | 16 |