質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。

碳纖維在傳統(tǒng)使用中除用作絕熱保溫材料外。 多作為增強(qiáng)材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維已成為先進(jìn)復(fù)合材料*重要的增強(qiáng)材料。    李佩佩

碳纖維分散機(jī)是IKN公司的超高速剪切分散機(jī)，具有超高的轉(zhuǎn)速和剪切力。剪切速率可以超過10000rpm，轉(zhuǎn)子的速度可以達(dá)到44m/s。在該速度范圍內(nèi)，由剪切力所造成的湍流結(jié)合專門研制的電機(jī)可以使粒徑范圍小到納米級。剪切力更強(qiáng)，乳液的粒徑分布就更窄。

碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得。應(yīng)用較普遍的碳纖維主要是聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維。碳纖維的制造包括纖維紡絲、熱穩(wěn)定化（預(yù)氧化）、碳化、石墨化等4個過程。其間伴隨的化學(xué)變化包括，脫氫、環(huán)化、預(yù)氧化、氧化及脫氧等。

從粘膠纖維制取高力學(xué)性能的碳纖維必須經(jīng)高溫拉伸石墨化，碳化收率低，技術(shù)難度大、設(shè)備復(fù)雜，產(chǎn)品主要為耐燒蝕材料及隔熱材料所用；由瀝青制取碳纖維，原料來源豐富，碳化收率高，但因原料調(diào)制復(fù)雜、產(chǎn)品性能較低，亦未得到大規(guī)模發(fā)展；由聚丙烯腈纖維原絲可制得高性能的碳纖維，其生產(chǎn)工藝較其它方法簡單力學(xué)性能優(yōu)良，自20世紀(jì)60年代后在碳纖維工業(yè)發(fā)展良好。

聚丙烯腈基碳纖維的生產(chǎn)主要包括原絲生產(chǎn)和原絲碳化兩個過程。

原絲生產(chǎn)過程主要包括聚合、脫泡、計(jì)量、噴絲、牽引、水洗、上油、烘干收絲等工序。

碳化過程主要包括放絲、預(yù)氧化、低溫碳化、高溫碳化、表面處理、上漿烘干、收絲卷繞等工序。^[11]

PAN基碳纖維的制備

聚丙烯腈碳纖維是以聚丙烯腈纖維為原料制成的碳纖維，主要作復(fù)合材料用增強(qiáng)體。無論均聚或共聚的聚丙烯腈纖維都能制備出碳纖維。為了制造出高性能碳纖維并提高生產(chǎn)率，工業(yè)上常采用共聚聚丙烯腈纖維為原料。對原料的要求是：雜質(zhì)、缺陷少；細(xì)度均勻，并越細(xì)越好；強(qiáng)度高，毛絲少；纖維中鏈狀分子沿纖維軸取向度越高越好，通常大于80%；熱轉(zhuǎn)化性能好。

生產(chǎn)中制取聚丙烯腈纖維的過程是：先由丙烯腈和其他少量第二、第三單體（丙烯酸甲醋、甲叉丁二脂等）共聚生成共聚聚丙烯腈樹脂（分子量高于 6到8萬），然后樹脂經(jīng)溶劑（硫氰酸鈉、二甲基亞礬、硝酸和氯化鋅等）溶解，形成粘度適宜的紡絲液，經(jīng)濕法、干法或干濕法進(jìn)行紡絲，再經(jīng)水洗、牽伸、干燥和熱定型即制成聚丙烯腈纖維。若將聚丙烯腈纖維直接加熱易熔化，不能保持其原來的纖維狀態(tài)。制備碳纖維時(shí)，首先要將聚丙烯腈纖維放在空氣中或其他氧化性氣氛中進(jìn)行低溫?zé)崽幚恚�即預(yù)氧化處理。預(yù)氧化處理是纖維碳化的預(yù)備階段。一般將纖維在空氣下加熱至約270℃，保溫0.5h到3h，聚丙烯腈纖維的顏色由白色逐漸變成黃色、棕色，*后形成黑色的預(yù)氧化纖維。是聚丙烯腈線性高分子受熱氧化后，發(fā)生氧化、熱解、交聯(lián)、環(huán)化等一系列化學(xué)反應(yīng)形成耐熱梯型高分子的結(jié)果。再將預(yù)氧化纖維在氮?dú)庵羞M(jìn)行高溫處理1600℃的碳化處理，則纖維進(jìn)一步產(chǎn)生交聯(lián)環(huán)化、芳構(gòu)化及縮聚等反應(yīng)，并脫除氫、氮、氧原子，*后形成二維碳環(huán)平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和層片粗糙平行的亂層石墨結(jié)構(gòu)的碳纖維。

由PAN原絲制備碳纖維的工藝流程如下：PAN原絲→預(yù)氧化→碳化→石墨化→表面處理→卷取→碳纖維。

*、原絲制備，聚丙烯腈和粘膠原絲主要采用濕法紡絲制得，瀝青和酚醛原絲則采用熔體紡絲制得。制備高性能聚丙烯腈基碳纖維需采用高純度、高強(qiáng)度和質(zhì)量均勻的聚丙烯腈原絲，制備原絲用的共聚單體為衣康酸等。制備各向異性的高性能瀝青基碳纖維需先將瀝青預(yù)處理成中間相、預(yù)中間相（苯可溶各向異性瀝青）和潛在中間相（喹啉可溶各向異性瀝青）等。作為燒蝕材料用的粘膠基碳纖維，其原絲要求不含堿金屬離子。

第二、預(yù)氧化（聚丙烯腈纖維200到300℃）、不融化（瀝青200到400℃）或熱處理（粘膠纖維240℃），以得到耐熱和不熔的纖維，酚醛基碳纖維無此工序。

第三、碳化，其溫度為：聚丙烯腈纖維1000到1500℃，瀝青1500到1700℃，粘膠纖維400到2000℃。

第四、石墨化，聚丙烯腈纖維為2500到3000℃，瀝青2500到2800℃，粘膠纖維3000到3200℃。

第五、表面處理，進(jìn)行氣相或液相氧化等，賦予纖維化學(xué)活性，以增大對樹脂的親和性。

第六、上漿處理，防止纖維損傷，提高與樹脂母體的親和性。所得纖維具有各種不同的斷面結(jié)構(gòu)。

碳纖維分散機(jī)，就是高效、快速、均勻地將一個相或多個相（液體、固體、氣體）進(jìn)入到另一互不相溶的連續(xù)相（通常是液體）的過程。而在通常情況下各個相是互不相溶的。當(dāng)外部能力輸入時(shí)，兩種物料重組成為均一相。由于轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的高切線速度和高頻機(jī)械效應(yīng)帶來的強(qiáng)勁動能，使物料在定、轉(zhuǎn)子狹窄的間隙中受到強(qiáng)烈的機(jī)械及液力剪切、離心擠壓、液層摩擦、撞擊撕裂等綜合作用，形成懸乳液、乳液和泡沫。從而使不相溶的固相、液相、氣相在相應(yīng)成熟工藝和適量添加劑的共同作用下，瞬間均勻精細(xì)的分散乳化，經(jīng)過高頻的循環(huán)往復(fù)，*終得到穩(wěn)定的高品質(zhì)產(chǎn)品。

三級高剪切分散機(jī)器，主要用于微乳液及超細(xì)懸浮液的生產(chǎn)。由于工作腔體內(nèi)三組分散頭（定子+轉(zhuǎn)子）同時(shí)工作，乳液經(jīng)過高剪切后，液滴更細(xì)膩，粒徑分布更窄，因而生成的混合液穩(wěn)定性更好。三組分散頭均易于更換，適合不同的工藝應(yīng)用。該系列中不同的型號的機(jī)器都有相同的線速度和剪切率，非常易于擴(kuò)大生產(chǎn)。適宜的溫度，壓力與粘度參數(shù)與DISPERSING一樣。也符合CIP/SIP清潔標(biāo)準(zhǔn)，適合食品及醫(yī)藥生產(chǎn)。

特點(diǎn)： 1、處理量大，適合工業(yè)化在線連續(xù)生產(chǎn)

2、粒徑分布范圍窄，分散效果佳 

3、省時(shí)、高效、節(jié)約能耗

4、噪音低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)

5、消除批次間生產(chǎn)的品質(zhì)差異

6、無死角，物料100%通過分散剪切

7、水循環(huán)機(jī)械密封，密封效能好;

8、物料接觸面采用316L不銹鋼，拋光處理，達(dá)到GMP標(biāo)準(zhǔn);

9、具有短距離、低揚(yáng)程輸送功能

10、使用簡單，維修方便。

ERS2000系列設(shè)備型號表

ERS2000系列產(chǎn)品與傳統(tǒng)的設(shè)備對比

• 傳統(tǒng)設(shè)備需要8小時(shí)的分散過程，ERS2000設(shè)備1小時(shí)就可以完成，更加高效、節(jié)能。
• 傳統(tǒng)設(shè)備的攪拌轉(zhuǎn)速每分鐘幾十轉(zhuǎn)，帶有分散功能的每分鐘轉(zhuǎn)速也在1500轉(zhuǎn)之內(nèi)，而ERS2000系列每分鐘轉(zhuǎn)速可達(dá)到9000-12000轉(zhuǎn)，更加快速。超高的線速度產(chǎn)生的剪切力，使物料瞬間細(xì)化分散，從而獲得更高品質(zhì)的產(chǎn)品。

ERS2000系列與同類設(shè)備的對比

• 發(fā)熱問題。同類設(shè)備在加工過程中，高粘物料進(jìn)入腔體后，因背壓力大而輸送效果差，導(dǎo)致物料在設(shè)備腔體中停留時(shí)間過長而導(dǎo)致嚴(yán)重發(fā)熱。RES2000系列設(shè)備在確保效果的基礎(chǔ)上，減小了背壓阻力，提高了輸送能力，減少了停留時(shí)間，降低了物料發(fā)熱的狀況。
• 多層多向剪切分散。同類設(shè)備定、轉(zhuǎn)子等部件結(jié)構(gòu)單一，多級多層的結(jié)構(gòu)只是單純的重復(fù)性加工，相同的齒槽結(jié)構(gòu)易發(fā)生物料未經(jīng)分散便通過工作腔的短路現(xiàn)象。ERS2000系列定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)采用多層多向剪切的概念，裝配式結(jié)構(gòu)使物料得到不同方向的剪切分散，杜絕短路現(xiàn)象，超細(xì)分散更加徹底。

ERS2000系列與ER2000系列對比

ER2000系列的線速度為23m/s，而ERS2000系列的線速度為44m/s。所以ERS2000系列的剪切速率更高，剪切分散的效果更好，在結(jié)合專門研制的電機(jī)后可以是粒徑范圍小到納米級。

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