PAN基碳纖維原絲生產(chǎn)水浴牽伸過程分析及優(yōu)化.pdf

1、碳纖維是含碳量大于百分之九十，且因其高強(qiáng)度和高模量而日益被廣泛應(yīng)用的纖維狀復(fù)合材料。聚丙烯腈基碳纖維是目前生產(chǎn)工藝簡單且性能最好的碳纖維。高質(zhì)量聚丙烯腈原絲是生產(chǎn)高性碳碳纖維的前提。初生纖維結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度低，不能直接應(yīng)用。而通過牽伸工藝過程，能夠改善初生纖維的結(jié)構(gòu)，提高其性能，使其成為高質(zhì)量的原絲。水浴牽伸是牽伸工藝的重要環(huán)節(jié)，因此，對(duì)水浴牽伸過程的研究對(duì)原絲質(zhì)量的影響就具有十分重要的意義。
　　本文主要進(jìn)行了以下研究:
　

2、　(1)探究了在PAN初生纖維成型過程中，牽伸條件（牽伸倍數(shù)、溫度等）對(duì)取向度的影響及其程度，發(fā)現(xiàn)水浴牽伸倍數(shù)對(duì)取向度的影響程度較高。
　　(2)在原絲牽伸過程中，保證其他工藝條件固定不變，通過觀察在不同的牽伸倍數(shù)下的原絲結(jié)構(gòu)與性能，探究了牽伸倍數(shù)對(duì)原絲取向度的影響，發(fā)現(xiàn)在牽伸過程中，總牽伸倍數(shù)在6-8倍，水浴牽伸在1.8倍最佳。
　　(3)通過改變牽伸條件，觀察水浴牽伸過程中應(yīng)力-應(yīng)變曲線的變化，進(jìn)一步了解了水浴牽伸過程中

3、纖維的力學(xué)性能及結(jié)構(gòu)變化。
　　(4)研究了形變行為力學(xué)的關(guān)系，推導(dǎo)出了單纖維拉伸過程的模型及牽伸速率與張力數(shù)學(xué)模型。通過MATLAB建立Simulink模型對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。
　　(5)通過對(duì)Simulink模型進(jìn)行調(diào)整，增加一些輔助模塊，建立了斷裂應(yīng)力與最大牽伸倍數(shù)之間的模型，通過此模型能夠得到在最佳拉伸條件下，保證纖維未發(fā)生斷裂前的最佳的牽伸倍數(shù)。
　　通過實(shí)驗(yàn)分析以及模擬仿真，對(duì)工業(yè)上碳纖