优化 PAN 预氧化稳定化工序的温度管控
碳纤维生产以聚丙烯腈(PAN)制备为起点,该原料由丙烯腈单体聚合生成。碳纤维主体为含长碳链结构的有机高分子材料,市面上约 90% 的碳纤维均采用 PAN 工艺制备。
生产前期需将原材料原丝加工成型:原丝被拉制成连续长丝,并均匀铺展成丝幅后送入氧化工段,该环节是碳纤维生产的核心工序。
进入氧化工段后,原料会发生变色,以此判断氧化进程;完成充分氧化后,物料即可转入碳化工序,碳化分为低温碳化与高温碳化两段,分别在对应炉体内完成。
稳定化处理的作用是让高分子链发生交联,避免后续碳化阶段分子链松弛、断裂。该工序通常在空气环境、200~300℃区间内进行,PAN 纤维的处理时长由丝束厚度决定,一般为 2~4 小时。
完全氧化后的物料进入碳化工段,依次经过低温炉与高温炉完成碳化处理。
该工艺的核心难点在于高温稳定化炉内的精准控温。稳定可控、可复现的生产工艺是产出高品质碳纤维制品、减少废料与返工的关键。针对该痛点,红外测温技术是核心解决方案,依靠非接触式、高精度、实时采集的温度数据,稳定维持工艺所需温度区间。