一种干喷湿纺聚丙烯腈基碳纤维原丝的预氧化方法与流程

1.本发明涉及一种碳纤维技术领域，特别是涉及一种干喷湿纺聚丙烯腈基碳纤维原丝的预氧化方法。


背景技术：

2.预氧化是碳纤维碳化工艺中的一道关键工序。在预氧化过程中，聚丙烯腈基碳纤维原丝(也称为“聚丙烯腈基原丝”或“聚丙烯腈基碳纤维前驱体纤维”，指的是制造聚丙烯腈基碳纤维的原料纤维)由线性分子结构转变为耐热梯形结构的预氧丝，在后续的高温碳化过程中才能保持纤维形态。纤维在预氧化过程中发生的结构转化直接影响到后工序运行的稳定性和最终产品碳纤维的性能。因此，目前聚丙烯腈碳纤维制备工艺中的碳化工艺的核心技术就是预氧化工艺。
3.在预氧化过程中，聚丙烯腈基碳纤维原丝主要发生物理收缩和环化、氧化、脱氢等化学反应。预氧化程度是评价预氧化过程的一种重要手段，用于反映预氧丝的化学结构转化和收缩解取向程度。在现有技术条件下，预氧化程度是一种复杂的、综合性的、难以量化的概念，不能简单地通过某个性能指标来反映，目前普遍采用的预氧丝的体密度指标不能很好的表征预氧化程度，不足以指导碳化工艺的调整。
4.相较于已经比较成熟的湿法聚丙烯腈基碳纤维生产工艺，干喷湿纺法聚丙烯腈基碳纤维生产工艺中的预氧化程度的相关研究还不够深入，旧的湿法工艺的调节方法不完全适用于干喷湿纺法碳纤维预氧化工艺的调整。经实践发现，干喷湿纺法碳纤维无论从产品性能还是生产运行稳定状态而言对于预氧化程度均较为敏感，迫切需要一种参考价值高的预氧化程度评价标准和相应的调控方法。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供一种干喷湿纺聚丙烯腈基碳纤维原丝的预氧化方法，主要目的在于首次提出一种预氧化程度的控制标准，并且满足该标准的预氧化纤维丝经碳化处理后能得到性能优异的碳纤维。
6.为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
7.一方面，本发明的实施例提供一种干喷湿纺聚丙烯腈基碳纤维原丝的预氧化方法，其中，所述聚丙烯腈基碳纤维原丝是由干喷湿法纺丝工艺制备而成；其中，
8.若制备单丝直径为7
±
0.5μm的聚丙烯腈基碳纤维，则对所述聚丙烯腈基碳纤维原丝进行预氧化处理后，使最终得到的预氧化纤维丝的预氧化程度满足如下条件：体密度为1.328-1.339g/cm3、拉伸模量为10-11.5gp、取向度为74-76.3％、皮芯结构的皮层占比为96.8-98.4％、线密度为1630-1639g/km；
9.若制备单丝直径为5.5
±
0.5μm的聚丙烯腈基碳纤维，则对所述聚丙烯腈基碳纤维原丝进行预氧化处理后，使最终得到的预氧化纤维丝的预氧化程度满足如下条件：体密度为1.357-1.369g/cm3、拉伸模量为10.8-12.3gp、取向度为77.8-79.6％、皮芯结构的皮层占
1575cn。
21.优选的，若制备单丝直径为5.5
±
0.5μm的聚丙烯腈基碳纤维，则：对于所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝的要求如下：聚合工序通氨量为260m3/h、纺丝上油工序采用的油剂种类为a类油剂，其中，a类油剂的固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；优选的，a类油剂的tg-dsc初始反应峰为226.1℃、剧烈反应峰为272.2℃。所述丝束运行线速度为680m/h；第一个预氧化温区的温度为232
±
0.5℃；第一个预氧化温区的循环风量为105000
±
1000nm3/h，循环风垂直于丝束运行方向自上而下吹送；第一个预氧化温区的运行丝束张力为1710-1765cn。
22.优选的，在所述步骤2)中：所述第二预氧丝的体密度由丝束运行线速度、第一个预氧化温区和第二个预氧化温区的温度、第一个预氧化温区和第二个预氧化温区的循环风量、聚丙烯腈基碳纤维原丝制备过程中的聚合工序通氨量影响或控制；所述第二预氧丝的取向度由第一个预氧化温区和第二个预氧化温区的运行丝束张力影响或控制；所述第二预氧丝的皮芯结构由丝束运行线速度、第一个预氧化温区和第二个预氧化温区的温度、第一个预氧化温区和第二个预氧化温区的循环风量、纺丝上油工序采用的油剂种类影响或控制。
23.优选的，若制备单丝直径为7
±
0.5μm的聚丙烯腈基碳纤维，则：第二个预氧化温区的温度为236
±
0.5℃；第二个预氧化温区的循环风量为95000
±
1000nm3/h，循环风垂直于丝束运行方向自上而下吹送；第二个预氧化温区的运行丝束张力为1750-1825cn。
24.优选的，若制备单丝直径为5.5
±
0.5μm的聚丙烯腈基碳纤维，则：第二个预氧化温区的温度为239
±
0.5℃；第二个预氧化温区的循环风量为95000
±
1000nm3/h，循环风垂直于丝束运行方向自上而下吹送；第二个预氧化温区的运行丝束张力为1880-1970cn。
25.优选的，在所述步骤3)中：所述第三预氧丝的体密度由丝束运行线速度、第一个预氧化温区至第三个预氧化温区的温度、第一个预氧化温区至第三个预氧化温区的循环风量、聚丙烯腈基碳纤维原丝制备过程中的聚合工序通氨量影响或控制；所述第三预氧丝的取向度由第一个预氧化温区至第三个预氧化温区的运行丝束张力影响或控制；所述第三预氧丝的皮芯结构由丝束运行线速度、第一个预氧化温区至第三个预氧化温区的温度、第一个预氧化温区至第三个预氧化温区的循环风量、纺丝上油工序采用的油剂种类影响或控制。
26.优选的，若制备单丝直径为7
±
0.5μm的聚丙烯腈基碳纤维，则，第三个预氧化温区的温度为248
±
0.5℃；第三个预氧化温区的循环风量为95000
±
1000nm3/h，循环风垂直于丝束运行方向自上而下吹送；第三个预氧化温区的运行丝束张力为2130-2190cn。
27.优选的，若制备单丝直径为5.5
±
0.5μm的聚丙烯腈基碳纤维，则，第三个预氧化温区的温度为250
±
0.5℃；第三个预氧化温区的循环风量为95000
±
1000nm3/h，循环风垂直于丝束运行方向自上而下吹送；第三个预氧化温区的运行丝束张力为2400-2475cn。
28.优选的，在所述步骤4)中：预氧化纤维丝的体密度由丝束运行线速度、第一个预氧化温区至第四个预氧化温区的温度、第一个预氧化温区至第四个预氧化温区的循环风量、聚丙烯腈基碳纤维原丝制备过程中的聚合工序通氨量影响或控制；所述预氧化纤维丝的取向度和拉伸模量由第一个预氧化温区至第四个预氧化温区的运行丝束张力影响或控制；所
述预氧化纤维丝的皮芯结构由丝束运行线速度、第一个预氧化温区至第四个预氧化温区的温度、第一个预氧化温区至第四个预氧化温区的循环风量、纺丝上油工序采用的油剂种类影响或控制；所述预氧化纤维丝的线密度由聚丙烯腈基碳纤维原丝的线密度、整个预氧化处理过程的总牵伸率影响或控制。
29.优选的，若制备单丝直径为7
±
0.5μm的聚丙烯腈基碳纤维，则：第四个预氧化温区的温度为257
±
0.5℃；第四个预氧化温区的循环风量为105000
±
1000nm3/h，循环风垂直于丝束运行方向自上而下吹送；第四个预氧化温区的运行丝束张力为2340-2390cn。
30.优选的，若制备单丝直径为5.5
±
0.5μm的聚丙烯腈基碳纤维，则，第四个预氧化温区的温度为261
±
0.5℃；第四个预氧化温区的循环风量为105000
±
1000nm3/h，循环风垂直于丝束运行方向自上而下吹送；第四个预氧化温区的运行丝束张力为2650-2730cn。
31.另一方面，本发明实施例提供一种聚丙烯腈基碳纤维，其中，所述聚丙烯腈基碳纤维是对预氧化纤维丝进行碳化处理后得到；其中，所述预氧化纤维丝是由上述任一项所述的干喷湿纺聚丙烯腈基碳纤维原丝的预氧化方法制备而成。
32.优选的，若制备单丝直径为7
±
0.5μm的聚丙烯腈基碳纤维，则所述聚丙烯腈基碳纤维的线密度为800
±
10g/km、强度为5521-5706mpa；
33.优选的，若制备单丝直径为5.5
±
0.5μm的聚丙烯腈基碳纤维，则所述聚丙烯腈基碳纤维的线密度为500
±
8g/km、强度为5739-6315mpa。
34.与现有技术相比，本发明的一种干喷湿纺聚丙烯腈基碳纤维原丝的预氧化方法至少具有下列有益效果：
35.本发明实施例提出一种干喷湿纺聚丙烯腈基碳纤维原丝的预氧化方法，全面考虑了预氧化过程的各种中间产物参数的影响，尤其针对干喷湿纺法碳纤维预氧化工艺调整参考的适用性强。根据本发明实施例的方法，对于单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维而言，制得的碳纤维成品强度均值达5537mpa(强度4900mpa以上为达标)、cv值为3.14％、线密度控制在800
±
10g/cm3范围内。根据本发明实施例的方法，对于单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维而言，制得的碳纤维成品强度均值达6013mpa(强度5500mpa以上为达标)、cv值为4.21％、线密度控制在500
±
8g/cm3范围内。进一步地，本发明实施例还提出了相应指标的工艺调控方法及相关影响因素，适用于干喷湿纺法碳纤维的预氧化工艺调试。
36.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
37.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
38.本发明提出一种聚丙烯腈基碳纤维原丝的预氧化方法、聚丙烯腈基碳纤维，主要是针对干喷湿纺法碳纤维，进行了大量研究，提出预氧化程度综合性评价标准，及预氧化程度影响因素，提出相应的预氧化程度调控方法，以指导干喷湿纺法碳纤维的工艺状态调节。
39.本发明提出了一种针对干喷湿纺法碳纤维预氧化程度的控制标准，采用4个温区
的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送，该控制标准主要包括：
40.(1)经过第一个预氧化温区处理后，得到的第一预氧丝的体密度、取向度和皮芯结构。
41.(2)经过第二个预氧化温区处理后，得到的第二预氧丝的体密度、取向度和皮芯结构。
42.(3)经过第三个预氧化温区处理后，得到的第三预氧丝的体密度、取向度和皮芯结构。
43.(4)经过第四个预氧化温区处理后，得到的预氧化纤维丝(第四预氧丝)的体密度、线密度、拉伸模量、取向度和皮芯结构。
44.相比现有的预氧化程度单一指标评价(仅用体密度这一指标)，上述全面考虑了预氧化过程的各种中间产物参数的影响，尤其针对干喷湿纺法碳纤维预氧化工艺调整参考的适用性强。
45.其中，对于采用干喷湿纺聚丙烯腈碳纤维原丝制备单丝直径为7μm的碳纤维(即，t700规格的碳纤维)，其预氧化程度的控制如下：
46.(1)针对第一预氧丝：体密度范控制为1.239-1.249g/cm3、取向度控制为84-86％、皮芯结构的皮层比例控制为92.1-93.8％(皮芯结构是指由于单丝内部没有氧化透，导致单丝截面出现了靠外的皮层和内部的芯层，皮芯结构的皮层比例是指：皮层占总截面面积的比例)。
47.(2)针对第二预氧丝：体密度控制为1.26-1.272g/cm3、取向度控制为83-85％、皮芯结构的皮层比例控制为93.2-94.5％；
48.(3)针对第三预氧丝：体密度控制为1.295-1.315g/cm3、取向度控制为79-81.5％、皮芯结构的皮层比例范围控制为95-96.7％；
49.(4)针对预氧化纤维丝(第四预氧丝)的体密度控制为1.328-1.339g/cm3、拉伸模量控制为10-11.5gpa、取向度控制为74-76.3％、皮芯结构的皮层比例控制为96.8-98.4％、线密度控制为1630-1639g/km。
50.上述提出的预氧化程度控制范围，适用于单丝直径为7μm的干喷湿纺法碳纤维的预氧化工艺控制，采用此种预氧化程度控制范围生产的干喷湿纺法碳纤维满足t700级碳纤维的各项性能指标要求。
51.其中，对于采用干喷湿纺聚丙烯腈碳纤维原丝制备单丝直径为5.5μm的碳纤维(即，t800规格的碳纤维)，其预氧化程度的控制如下：
52.(1)针对第一预氧丝：体密度范控制为1.251-1.26g/cm3、取向度控制为86.5-88.5％、皮芯结构的皮层比例控制为93.2-94.4％(皮芯结构是指由于单丝内部没有氧化透，导致单丝截面出现了靠外的皮层和内部的芯层，皮芯结构的皮层比例是指：皮层占总截面面积的比例)。
53.(2)针对第二预氧丝：体密度控制为1.277-1.289g/cm3、取向度控制为84.5-86.5％、皮芯结构的皮层比例控制为95.1-96.3％；
54.(3)针对第三预氧丝：体密度控制为1.319-1.329g/cm3、取向度控制为81.6-83.2％、皮芯结构的皮层比例范围控制为96-97.4％；
55.(4)针对预氧化纤维丝(第四预氧丝)的体密度控制为1.357-1.369g/cm3、拉伸模
量控制为10.8-12.3gpa、取向度控制为77.8-79.3％、皮芯结构的皮层比例控制为98.1-99.3％、线密度控制为1233-1240g/km。
56.上述提出的预氧化程度控制范围，适用于单丝直径为5.5μm的干喷湿纺法碳纤维的预氧化工艺控制，采用此种预氧化程度控制范围生产的干喷湿纺法碳纤维满足t800级碳纤维的各项性能指标要求。
57.进一步地，本发明提出了对于上述预氧化程度控制的影响因素和调控方法，具体如下：
58.(1)第一预氧丝的体密度受运行线速度、第一个预氧化温区的温度、第一个预氧化温区的循环风量、聚合工序通氨量影响或控制(原丝制备工艺中，聚合工序的通氨量)。
59.第一预氧丝的取向度受第一个预氧化温区的运行丝束张力影响或控制。
60.第一预氧丝的皮芯结构受运行线速度、第一个预氧化温区的温度、第一个预氧化温区的循环风量、纺丝上油工序油剂种类影响或控制。
61.(2)第二预氧丝的体密度受运行线速度、第一个预氧化温区和第二个预氧化温区的温度、第一个预氧化温区和第二个预氧化温区的循环风量、聚合工序通氨量影响或控制。
62.第二预氧丝的取向度受第一个预氧化温区和第二个预氧化温区的运行丝束张力影响或控制；
63.第二预氧丝的皮芯结构受运行线速度、第一个预氧化温区和第二个预氧化温区的温度、第一个预氧化温区和第二个预氧化温区的循环风量、纺丝上油工序油剂种类影响或控制。
64.(3)第三预氧丝的体密度由丝束运行线速度、第一个预氧化温区至第三个预氧化温区的温度、第一个预氧化温区至第三个预氧化温区的循环风量、聚丙烯腈基碳纤维原丝的聚合工序通氨量影响或控制。
65.第三预氧丝的取向度由第一个预氧化温区至第三个预氧化温区的运行丝束张力影响或控制。
66.所述第三预氧丝的皮芯结构由丝束运行线速度、第一个预氧化温区至第三个预氧化温区的温度、第一个预氧化温区至第三个预氧化温区的循环风量、纺丝上油工序采用的油剂种类影响或控制。
67.(4)预氧化纤维丝的体密度由丝束运行线速度、第一个预氧化温区至第四个预氧化温区的温度、第一个预氧化温区至第四个预氧化温区的循环风量、聚丙烯腈基碳纤维原丝的聚合工序通氨量影响或控制。
68.预氧化纤维丝的取向度和拉伸模量由第一个预氧化温区至第四个预氧化温区的运行丝束张力影响或控制。
69.预氧化纤维丝的皮芯结构由丝束运行线速度、第一个预氧化温区至第四个预氧化温区的温度、第一个预氧化温区至第四个预氧化温区的循环风量、纺丝上油工序采用的油剂种类影响或控制；
70.预氧化纤维丝的线密度由聚丙烯腈基碳纤维原丝的线密度、整个预氧化处理过程的总牵伸率影响或控制。
71.在此，上述调控方法，包括针对上述预氧化程度综合评价标准各项指标的针对性调控方法，综合考虑了预氧化过程中对于预氧化程度的各种影响因素，适用于干喷湿纺法
碳纤维预氧化工艺调节。
72.进一步地，若干喷湿纺法聚丙烯腈原丝体密度为dy，则：第一预氧丝的体密度d1应控制为1.05d
y-1.06dy，预氧化纤维丝的体密度d4应控制为1.12d
y-1.135dy。若第一个预氧化温区的运行丝束张力为f1，则，则将第二个预氧化温区的运行丝束张力控制为1.1f
1-1.2f1、将第三个预氧化温区的运行丝束张力控制为1.4f
1-1.45f1、将第四个预氧化温区的运行丝束张力控制为1.5f
1-1.65f1。
73.另外，不同预氧化处理温度与停留时间匹配的等效关系如表1所示：
74.表1
[0075][0076]
预氧化处理温度t1、t2的等效停留时间t1、t2根据上表预氧化处理温度对应的停留时间比例系数k
t1
、k
t2
换算，公式如下：
[0077][0078]
上述涵盖一种预氧化温度和运行线速度(停留时间)的匹配方法，适用于不同运行线速度下实现相同预氧化程度的预氧化温度设计等效调节。在工艺状态改变后，最大程度减少匹配试验的时间(用于指导不同运行速度下的工艺调节)。需要说明的是：碳纤维的生产与运行线速度有重要的关系，运行线速度受整条生产线设备等因素的影响，不同的运行线速度又需要结合不同的工艺(包括预氧化工艺)。在不同线速度下匹配合适的工艺也也可以实现上述预氧化程度的调节。
[0079]
另外，所述聚丙烯腈基碳纤维原丝的线密度sy、所述预氧化纤维丝的线密度sy、整个预氧化处理过程的总牵伸倍率θ满足如下关系：
[0080]
sy＝sy×
(1 θ)。
[0081]
该公式适用于预氧化纤维丝的线密度及其关联的碳纤维产品线密度的调控。
[0082]
下面通过具体实验实施例进一步对本发明说明如下：
[0083]
实施例1
[0084]
本实施例针对单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0085]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为240m3/h，上油工序所使用的油剂种类为a类(固含量32.2-33.3％、ph值6.55-6.71、旋转粘度9.32-9.39pa
·
s、表面张力19.1-19.8mn/m、平均粒径113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1541g/km。
[0086]
碳化生产线运行线速度为750m/h。
[0087]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为228℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.15、实际张力测试得1525-1575cn。第二个预氧化温区：温度为236℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.42、实际张力测试得1750-1825cn。第三个预氧化温区的温度为248℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.25、实际张力测试得2130-2190cn。第四个预氧化温区的温度为257℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.89、实际张力测试得2340-2390cn。总牵伸为-5.71。
[0088]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.242g/cm3、强力为520n、取向度为85.2％、皮芯结构的皮层比例为92.5％。第二预氧丝的体密度为1.268g/cm3、取向度为83.2％、皮芯结构的皮层比例为93.9％。第三预氧丝的体密度为1.303g/cm3、取向度为80.3％、皮芯结构皮层比例为95.5％。预氧化纤维丝的密度为1.334g/cm3、强力为450n、拉伸模量为10.8gpa、取向度为75.6％、皮芯结构的皮层比例为97.2％、线密度为1633g/km。
[0089]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为802g/km，强度为5537mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为1次/天。
[0090]
对比例1
[0091]
对比例1针对单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0092]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为190m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1542g/km。
[0093]
碳化生产线运行线速度为750m/h。
[0094]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为228℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.15、实际张力测试得1525-1575cn。第二个预氧化温区：温度为236℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.42、实际张力测试得1750-1825cn。第三个预氧化温区：温度为248℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.25、实际张力测试得2130-2190cn。第四个预氧化温区：温度为257℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.89、实际张力测试得2340-2390cn。总牵伸为-5.71。
[0095]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.23g/cm3、强力为562n、取向度为85.9％、皮芯结构的皮层比例为91.4％。第二预氧丝的体密度为1.247g/cm3、取向度为83.8％、皮芯结构的皮层比例为92.4％。第三预氧丝的体密度为1.288g/cm3、取向度为
1.42，实际张力测试得1750-1825cn。第三个预氧化温区：温度为248℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.25、实际张力测试得2130-2190cn。第四个预氧化温区：温度为257℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.89、实际张力测试得2340-2390cn。总牵伸为-5.71。
[0109]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.247g/cm3、强力为523n、取向度为85.4％、皮芯结构的皮层比例为89.2％。第二预氧丝的体密度为1.261g/cm3、取向度为83.3％、皮芯结构的皮层比例为91.6％。第三预氧丝的体密度为1.305g/cm3、取向度为80.9％、皮芯结构的皮层比例为91.9％。预氧化纤维丝的体密度为1.339g/cm3、强力为439n、拉伸模量为10.9gpa、取向度为76.1％、皮芯结构的皮层比例为94.2％、线密度为1634g/km。
[0110]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为799g/km、强度为4569mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为21次/天。
[0111]
对比例4
[0112]
对比例4针对单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0113]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为240m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1542g/km。
[0114]
碳化生产线运行线速度为750m/h。
[0115]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为228℃、循环风量为85000nm3/h、牵伸值为-2.15、实际张力测试得1525-1575cn。第二个预氧化温区：温度为236℃、循环风量为78000nm3/h、牵伸值为-1.42、实际张力测试得1750-1825cn。第三个预氧化温区：温度为248℃、循环风量为78000nm3/h、牵伸值为-1.25、实际张力测试得2130-2190cn。第四个预氧化温区：温度为257℃、循环风量为85000nm3/h、牵伸值为-0.89、实际张力测试得2340-2390cn。总牵伸为-5.71。
[0116]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.235g/cm3、强力为518n、取向度为85.1％、皮芯结构皮层比例为88.5％。第二预氧丝的体密度为1.263g/cm3、取向度为83.6％、皮芯结构的皮层比例为90.7％。第三预氧丝的体密度为1.298g/cm3、取向度为80.3％、皮芯结构的皮层比例为91.2％。预氧化纤维丝的体密度为1.33g/cm3、强力为462n、拉伸模量为10.5gpa、取向度为75.9％、皮芯结构的皮层比例为92.5％、线密度为1625g/km。
[0117]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为794g/km、强度为4236mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为7次/天。
[0118]
对比例5
[0119]
对比例5针对单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0120]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为240m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为
19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1543g/km。
[0121]
碳化生产线运行线速度为750m/h。
[0122]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为228℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.62、实际张力测试得1420-1485cn。第二个预氧化温区：温度为236℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.78、实际张力测试得1640-1710cn。第三预氧化温区：温度为248℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.25、实际张力测试得2130-2190cn。第四个预氧化温区：温度为257℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.89、实际张力测试得2340-2390cn。总牵伸为-6.54。
[0123]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.247g/cm3、强力为555n、取向度为82.5％、皮芯结构皮层比例为92.1％。第二预氧丝的体密度为1.266g/cm3、取向度为80.7％、皮芯结构的皮层比例为93.4％。第三预氧丝的体密度为1.301g/cm3、取向度为76.3％、皮芯结构的皮层比例为95.7％。第四预氧丝的体密度为1.339g/cm3、强力为488n、拉伸模量为8.8gpa、取向度为72.1％、皮芯结构的皮层比例为96.7％、线密度为1648g/km。
[0124]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为817g/km、强度为4097mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为0次/天。
[0125]
对比例6
[0126]
对比例6针对单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0127]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为240m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1540g/km。
[0128]
碳化生产线运行线速度为750m/h。
[0129]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为228℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.15、实际张力测试得1525-1575cn。第二个预氧化温区：温度为236℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.42、实际张力测试得1750-1825cn。第三个预氧化温区的温度为248℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.58、实际张力测试得1890-1950cn。第四个预氧化温区：温度为257℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-1.39、实际张力测试得2100-2175cn。总牵伸为-6.54。
[0130]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.245g/cm3、强力为519n、取向度为85.1％、皮芯结构的皮层比例为92.8％。第二预氧丝的体密度为1.265g/cm3、取向度为83.8％、皮芯结构的皮层比例为94.1％。第三预氧丝的体密度为1.308g/cm3、取向度为77.6％、皮芯结构的皮层比例为97.2％。预氧化纤维丝的体密度为1.341g/cm3、强力为475n、拉伸模量为9.2gpa、取向度为73.2％、皮芯结构的皮层比例为97.1％、线密度为1649g/km。
[0131]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为815g/km、强度为4358mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为2次/天。
[0132]
对比例7
[0133]
对比例7针对单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0134]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为240m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1539g/km。
[0135]
碳化生产线运行线速度为750m/h。
[0136]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为228℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-1.75、实际张力测试得1780-1835cn。第二个预氧化温区：温度为236℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.21、实际张力测试得1920-2010cn。第三个预氧化温区：温度为248℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.25、实际张力测试得2130-2190cn。第四个预氧化温区：温度为257℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.89、实际张力测试得2340-2390cn。总牵伸为-5.1。
[0137]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.244g/cm3、强力为533n、取向度为86.7％、皮芯结构的皮层比例为92.4％。第二预氧丝的体密度为1.266g/cm3、取向度为84.9％、皮芯结构的皮层比例为93.6％。第三预氧丝的体密度为1.299g/cm3、取向度为82.1％、皮芯结构的皮层比例为95.6％。预氧化纤维丝的体密度为1.339g/cm3、强力为419n、拉伸模量为11.7gpa、取向度为79.1％、皮芯结构皮层比例为96.9％、线密度为1622g/km。
[0138]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为791g/km、强度为5036mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为27次/天。
[0139]
对比例8
[0140]
对比例8针对单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0141]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为240m3/h、油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1541g/km。
[0142]
碳化生产线运行线速度为750m/h。
[0143]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为228℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.15、实际张力测试得1525-1575cn。第二个预氧化温区：温度为236℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.42、实际张力测试得1750-1825cn。第三个预氧化温区温度为248℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-0.99、实际张力测试得2350-2420cn。第四个预氧化温区的温度为257℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.54、实际张力测试得2590-2680cn。总牵伸为-5.1。
[0144]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.247g/cm3、强力为526n、取向度为
85.3％、皮芯结构的皮层比例为92.6％。第二预氧丝的体密度为1.271g/cm3、取向度为83.4％、皮芯结构的皮层比例为93.7％。第三预氧丝的体密度为1.307cm3、取向度为81.6％、皮芯结构的皮层比例为95.8％。预氧化纤维丝的体密度为1.336g/cm3、强力为426n、拉伸模量为12.2gpa，取向度为79.7％、皮芯结构的皮层比例为97.3％、线密度为1621g/km。
[0145]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为788g/km，强度为4832mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为18次/天。
[0146]
对比例9
[0147]
对比例9针对单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0148]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为240m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1543g/km。
[0149]
碳化生产线运行线速度为750m/h。
[0150]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为233℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.15、实际张力测试得1620-1695cn。第二个预氧化温区：温度为236℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.42、实际张力测试得1780-1850cn。第三个预氧化温区：温度为248℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.12、实际张力测试得2270-2340cn。第四个预氧化温区：温度为257℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.96，实际张力测试得2430-2510cn。总牵伸为-5.65。
[0151]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.257g/cm3、强力为506n、取向度为84.9％、皮芯结构皮层比例为93.2％。第二预氧丝的体密度为1.275g/cm3、取向度为82.7％、皮芯结构的皮层比例为94.2％。第三预氧丝的体密度为1.312g/cm3、取向度为79.6％、皮芯结构的皮层比例为96.1％。预氧化纤维丝的体密度为1.339g/cm3、强力为432n、拉伸模量为10.6gpa、取向度为75.1％、皮芯结构的皮层比例为97.3％、线密度为1631g/km。
[0152]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为801g/km、强度为5264mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为10次/天。
[0153]
对比例10
[0154]
对比例10针对单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0155]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为240m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1540g/km。
[0156]
碳化生产线运行线速度为750m/h。
[0157]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，
第一个预氧化温区：温度为228℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.15、实际张力测试得1525-1575cn。第二个预氧化温区：温度为241℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.5、实际张力测试得1770-1840cn。第三个预氧化温区：温度为252℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.11、实际张力测试得2150-2225cn。第四个号预氧化温区：温度为260℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.94、实际张力测试得2315-2390cn。总牵伸为-5.7。
[0158]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.243g/cm3、强力为526n、取向度为85.3％、皮芯结构的皮层比例为93.5％。第二预氧丝的体密度为1.279g/cm3、取向度为82.8％、皮芯结构的皮层比例为94.3％。第三预氧丝的体密度为1.321g/cm3、取向度为78.9％、皮芯结构的皮层比例为96.2％。预氧化纤维丝的体密度为1.356g/cm3、强力为398n、拉伸模量为9.4gpa、取向度为74.7％、皮芯结构的皮层比例为97.6％、线密度为1638g/km。
[0159]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为803g/km、强度为4329mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为3次/天。
[0160]
对比例11
[0161]
对比例11针对单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0162]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为240m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1542g/km。
[0163]
碳化生产线运行线速度为750m/h。
[0164]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为222℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.07、实际张力测试得1540-1585cn。第二个预氧化温区：温度为236℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.5、实际张力测试得1750-1830cn。第三个预氧化温区：温度为248℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.11、实际张力测试得2130-2205cn。第四个号预氧化温区：温度为257℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.94、实际张力测试得2325-2380cn。总牵伸为-5.62。
[0165]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.231g/cm3、强力为548n、取向度为85.8％、皮芯结构的皮层比例为91.9％。第二预氧丝的体密度为1.262g/cm3、取向度为83.1％、皮芯结构皮层比例为93.4％。第三预氧丝体密度为1.296g/cm3、取向度为81.2％、皮芯结构皮层比例为95.6％。第四预氧丝的体密度为1.331g/cm3、强力为456n、拉伸模量为10.5gpa、取向度为75.6％，皮芯结构的皮层比例为96.9％，线密度为1634g/km。
[0166]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为802g/km，强度为5233mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为15次/天。
[0167]
对比例12
[0168]
对比例12针对单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0169]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为240m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为
19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1539g/km。
[0170]
碳化生产线运行线速度为750m/h。
[0171]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为228℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.15、实际张力测试得1525-1575cn。第二个预氧化温区：温度为232℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.37，实际张力测试得1740-1820cn。第三个预氧化温区：温度为244℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.18、实际张力测试得2110-2190cn。第四个预氧化温区温度为253℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.81、实际张力测试得2320-2375cn。总牵伸为-5.51。
[0172]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.245g/cm3、强力为529n、取向度为85.3％、皮芯结构的皮层比例为92.3％。第二预氧丝的体密度为1.257g/cm3、取向度为83.9％、皮芯结构的皮层比例为92.9％。第三预氧丝体密度为1.284g/cm3、取向度为81.1％、皮芯结构的皮层比例为95.3％。预氧化纤维丝的体密度为1.312g/cm3、强力为492n、拉伸模量为11.2gpa、取向度为76.3％，皮芯结构的皮层比例为96.2％、线密度为1630g/km。
[0173]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为795g/km，强度为4972mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为81次/天。
[0174]
对比例13
[0175]
对比例13针对单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0176]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为240m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1541g/km。
[0177]
碳化生产线运行线速度为680m/h。
[0178]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为226℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.15、实际张力测试得1515-1560cn。第二个预氧化温区：温度为234℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.42、实际张力测试得1760-1810cn。第三个预氧化温区：温度为247℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.25、实际张力测试得2125-2185cn。第四个预氧化温区：温度为255℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.89、实际张力测试得2325-2375cn。总牵伸为-5.71。
[0179]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.26g/cm3、强力为517n、取向度为85.3％、皮芯结构的皮层比例为92.6％。第二预氧丝的体密度为1.264g/cm3、取向度为83.5％、皮芯结构的皮层比例为94.3％。第三预氧丝的体密度为1.307g/cm3、取向度为81.1％、皮芯结构的皮层比例为95.6％。第四预氧丝的体密度为1.338g/cm3、强力为462n、拉伸模量为10.4gpa，取向度为75.9％、皮芯结构的皮层比例为97.1％，线密度为1634g/km。
[0180]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为804g/km、强度为
5495mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为2次/天。
[0181]
对比例14
[0182]
对比例14针对单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0183]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为240m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1541g/km。
[0184]
碳化生产线运行线速度为600m/h。
[0185]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为222℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.15、实际张力测试得1530-1585cn。第二个预氧化温区：温度为231℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.42、实际张力测试得1745-1805cn。第三个预氧化温区：温度为246℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.25、实际张力测试得2105-2175cn。第四个预氧化温区：温度为254℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.89、实际张力测试得2310-2365cn。总牵伸为-5.71。
[0186]
中间产品指标如下：第一预氧丝体密度为1.247g/cm3、强力为525n、取向度为85.9％、皮芯结构的皮层比例为92.6％。第二预氧丝的体密度为1.266g/cm3、取向度为83.4％、皮芯结构的皮层比例为93.4％。第三预氧丝的体密度为1.306g/cm3、取向度为80.6％、皮芯结构的皮层比例为96.3％。第四预氧丝的体密度为1.337g/cm3、强力为449n、拉伸模量为10.9gpa，取向度为75.8％、皮芯结构的皮层比例为96.8％、线密度为1631g/km。
[0187]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为801g/km，强度为5482mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为0次/天。
[0188]
实施例2
[0189]
本实施例针对单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0190]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为260m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1175g/km。
[0191]
碳化生产线运行线速度为680m/h。
[0192]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为232℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.05、实际张力测试得1710-1765cn。第二个预氧化温区：温度为239℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.37、实际张力测试得1880-1970cn。第三个预氧化温区：温度为250℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.15、实际张力测试得2400-2475cn。第四个预氧化温区：温度为261℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.8，实际张力测试得2650-2730cn。总牵伸为-5.37。
[0193]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.253g/cm3、强力为585n、取向度为
87.8％、皮芯结构的皮层比例为93.5％。第二预氧丝的体密度为1.281g/cm3、取向度为85.1％、皮芯结构的皮层比例为95.8％。第三预氧丝的体密度为1.323g/cm3、取向度为82.4％、皮芯结构的皮层比例为96.7％。预氧化纤维丝的体密度为1.362g/cm3、强力为455n、拉伸模量为11.4gpa、取向度为78.8％、皮芯结构的皮层比例为99％、线密度为1238g/km。
[0194]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为498g/km、强度为6013mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为0次/天。
[0195]
对比例15
[0196]
对比例15针对单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0197]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为210m3/h、油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)、线密度为1177g/km。
[0198]
碳化生产线运行线速度为680m/h。
[0199]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为232℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.05、实际张力测试得1710-1765cn。第二个预氧化温区：温度为239℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.37、实际张力测试得1880-1970cn。第三个预氧化温区温度为250℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.15、实际张力测试得2400-2475cn。第四个预氧化温区：温度为261℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.8、实际张力测试得2650-2730cn。总牵伸为-5.37。
[0200]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.244g/cm3、强力为602n、取向度为88.4％、皮芯结构的皮层比例为92.8％。第二预氧丝的体密度为1.265g/cm3、取向度为86.3％、皮芯结构的皮层比例为95.1％。第三预氧丝的体密度为1.301g/cm3、取向度为83.5％、皮芯结构的皮层比例为95.8％。预氧化纤维丝的体密度为1.349g/cm3、强力为469n、拉伸模量为11.9gpa、取向度为79.6％、皮芯结构的皮层比例为97.8％、线密度为1232g/km。
[0201]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为494g/km、强度为5239mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为33次/天。
[0202]
对比例16
[0203]
对比例16针对单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0204]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为330m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1174g/km。
[0205]
碳化生产线运行线速度为680m/h。
[0206]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，
第一个预氧化温区：温度为232℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.05、实际张力测试得1710-1765cn。第二个预氧化温区：温度为239℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.37、实际张力测试得1880-1970cn。第三个预氧化温区：温度为250℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.15、实际张力测试得2400-2475cn。第四个预氧化温区：温度为261℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.8、实际张力测试得2650-2730cn。总牵伸为-5.37。
[0207]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.263g/cm3、强力为571n、取向度为86.9％、皮芯结构的皮层比例为93.8％。第二预氧丝的体密度为1.298g/cm3、取向度为84.2％、皮芯结构的皮层比例为96.2％。第三预氧丝的体密度为1.342g/cm3、取向度为81.5％、皮芯结构的皮层比例为96.9％。预氧化纤维丝的体密度为1.377/cm3、强力为432n、拉伸模量为10.8gpa、取向度为77.2％、皮芯结构的皮层比例为98.7％、线密度为1239/km。
[0208]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为504g/km、强度为4924mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为5次/天。
[0209]
对比例17
[0210]
对比例17针对单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0211]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为260m3/h，油剂种类为b类(固含量为28.4-29.7％、ph值为8.21-8.36、旋转粘度为10.61-10.67pa
·
s、表面张力为20.6-21.1mn/m、平均粒径为88.7-91.5nm；tg-dsc初始反应峰为214.6℃，剧烈反应峰为259.3℃)，线密度为1176g/km。
[0212]
碳化生产线运行线速度为680m/h。
[0213]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为232℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.05、实际张力测试得1710-1765cn。第二个预氧化温区：温度为239℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.37、实际张力测试得1880-1970cn。第三个预氧化温区：温度为250℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.15、实际张力测试得2400-2475cn。第四个预氧化温区：温度为261℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.8、实际张力测试得2650-2730cn。总牵伸为-5.37。
[0214]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.251g/cm3、强力为591n、取向度为88.1％、皮芯结构的皮层比例为90.7％。第二预氧丝的体密度为1.278g/cm3、取向度为85.3％、皮芯结构的皮层比例为91.1％。第三预氧丝的体密度为1.322g/cm3、取向度为82.6％、皮芯结构的皮层比例为92.3％。预氧化纤维丝的体密度为1.364g/cm3、强力为456n、拉伸模量为11.6gpa、取向度为78.4％、皮芯结构的皮层比例为95.6％、线密度为1237g/km。
[0215]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为495g/km、强度为5033mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为17次/天。
[0216]
对比例18
[0217]
对比例18针对单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0218]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为260m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1176g/km。
[0219]
碳化生产线运行线速度为680m/h。
[0220]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为232℃、循环风量为85000nm3/h、牵伸值为-2.05、实际张力测试得1710-1765cn。第二个预氧化温区：温度为239℃、循环风量为78000nm3/h、牵伸值为-1.37、实际张力测试得1880-1970cn。第三个预氧化温区：温度为250℃、循环风量为78000nm3/h、牵伸值为-1.15、实际张力测试得2400-2475cn。第四个预氧化温区：温度为261℃、循环风量为85000nm3/h、牵伸值为-0.8、实际张力测试得2650-2730cn。总牵伸为-5.37。
[0221]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.248g/cm3、强力为576n、取向度为88.2％、皮芯结构的皮层比例为89.6％。第二个预氧丝的体密度为1.276g/cm3、取向度为85.3％、皮芯结构的皮层比例为90.8％。第三个预氧丝的体密度为1.319g/cm3、取向度为82.7％、皮芯结构的皮层比例为91.5％。预氧化纤维丝的体密度为1.357g/cm3、强力为453n、拉伸模量为11.9gpa、取向度为79.1％、皮芯结构的皮层比例为94.3％、线密度为1231g/km。
[0222]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为494g/km、强度为4567mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为11次/天。
[0223]
对比例19
[0224]
对比例19针对单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0225]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为260m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1177g/km。
[0226]
碳化生产线运行线速度为680m/h。
[0227]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为232℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.42、实际张力测试得1565-1635cn。第二个预氧化温区：温度为239℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.68、实际张力测试得1720-1785cn。第三个预氧化温区：温度为250℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.15、实际张力测试得2400-2475cn。第四个预氧化温区：温度为261℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.8、实际张力测试得2650-2730cn。总牵伸为-6.05。
[0228]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.251g/cm3、强力为619n、取向度为86.1％、皮芯结构的皮层比例为93.4％。第二预氧丝的体密度为1.279g/cm3、取向度为82.6％、皮芯结构的皮层比例为95.2％。第三预氧丝的体密度为1.324g/cm3、取向度为78.6％、皮芯结构的皮层比例为96.4％。预氧化纤维丝的体密度为1.364g/cm3、强力为494n、拉伸模量为9.9gpa、取向度为75.3％、皮芯结构的皮层比例为99.1％、线密度为
1249g/km。
[0229]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为508g/km、强度为4432mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为0次/天。
[0230]
对比例20
[0231]
对比例20针对单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0232]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为260m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1174g/km。
[0233]
碳化生产线运行线速度为680m/h。
[0234]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为232℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.05、实际张力测试得1710-1765cn。第二个预氧化温区：温度为239℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.37、实际张力测试得1880-1970cn。第三个预氧化温区：温度为250℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.47、实际张力测试得2235-2310cn。第四个预氧化温区：温度为261℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-1.18、实际张力测试得2425-2505cn。总牵伸为-6.07。
[0235]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.252g/cm3、强力为586n、取向度为87.9％、皮芯结构的皮层比例为93.6％。第二预氧丝的体密度为1.283g/cm3、取向度为85.3％、皮芯结构的皮层比例为95.3％。第三预氧丝的体密度为1.322g/cm3、取向度为79.9％、皮芯结构的皮层比例为96.8％。预氧化纤维丝的体密度为1.369g/cm3、强力为489n、拉伸模量为9.6gpa、取向度为76.4％、皮芯结构皮层比例为99.2％、线密度为1250g/km。
[0236]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为509g/km、强度为4628mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为0次/天。
[0237]
对比例21
[0238]
对比例21针对单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0239]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为260m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1175g/km。
[0240]
碳化生产线运行线速度为680m/h。
[0241]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为232℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-1.73、实际张力测试得1890-1955cn。第二个预氧化温区：温度为239℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.15、实际张力测试得2015-2080cn。第三个预氧化温区：温度为250℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.15、实际张力测试得2400-2475cn。第四个预氧化温区：温度为261
℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.8，实际张力测试得2650-2730cn。总牵伸为-4.83。
[0242]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.256g/cm3、强力为562n，取向度为89.3％、皮芯结构的皮层比例为93.7％。第二预氧丝的体密度为1.279g/cm3、取向度为87.9％、皮芯结构的皮层比例为96.1％。第三预氧丝的体密度为1.329g/cm3、取向度为84.3％、皮芯结构的皮层比例为96.9％。预氧化纤维丝的体密度为1.368/cm3、强力为426n、拉伸模量为12.5gpa、取向度为81.2％、皮芯结构的皮层比例为98.6％、线密度为1231g/km。
[0243]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为492g/km、强度为5685mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为19次/天。
[0244]
对比例22
[0245]
对比例22针对单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0246]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为260m3/h、油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1175g/km。
[0247]
碳化生产线运行线速度为680m/h。
[0248]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为232℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.05、实际张力测试得1710-1765cn。第二个预氧化温区：温度为239℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.37、实际张力测试得1880-1970cn。第三个预氧化温区：温度为250℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-0.88、实际张力测试得2515-2610cn。第四个预氧化温区：温度为261℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.65、实际张力测试得2835-2910cn。总牵伸为-4.95。
[0249]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.257g/cm3、强力为589n、取向度为87.6％、皮芯结构的皮层比例为93.2％。第二预氧丝的体密度为1.284g/cm3、取向度为85.3％、皮芯结构的皮层比例为95.4％。第三预氧丝的体密度为1.327g/cm3、取向度为83.8％、皮芯结构的皮层比例为96.8％。预氧化纤维丝的体密度为1.364g/cm3、强力为419n、拉伸模量为12.4gpa、取向度为81.8％、皮芯结构的皮层比例为98.7％、线密度为1230g/km。
[0250]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为493g/km、强度为5431mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为13次/天。
[0251]
对比例23
[0252]
对比例23针对单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0253]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为260m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1177g/km。
[0254]
碳化生产线运行线速度为680m/h。
[0255]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为237℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.05、实际张力测试得1775-1845cn。第二个预氧化温区：温度为239℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.37、实际张力测试得1880-1970cn。第三个预氧化温区：温度为250℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.15、实际张力测试得2400-2475cn。第四个预氧化温区：温度为261℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.8、实际张力测试得2650-2730cn。总牵伸为-5.37。
[0256]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.262g/cm3、强力为573n、取向度为87.4％、皮芯结构的皮层比例为93.6％。第二预氧丝的体密度为1.29g/cm3、取向度为85.3％、皮芯结构的皮层比例为95.3％。第三个预氧丝的体密度为1.329g/cm3、取向度为82.9％、皮芯结构的皮层比例为96.8％。预氧化纤维丝的体密度为1.369g/cm3、强力为434n、拉伸模量为11.5gpa，取向度为79.2％、皮芯结构皮层比例为99.3％、线密度为1236g/km。
[0257]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为496g/km、强度为5861mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为13次/天。
[0258]
对比例24
[0259]
对比例24针对单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0260]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为260m3/h、油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1173g/km。
[0261]
碳化生产线运行线速度为680m/h。
[0262]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：预氧化温区温度为232℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.05、实际张力测试得1710-1765cn。第二个预氧化温区：温度为243℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.37、实际张力测试得1910-2010cn。第三个预氧化温区：温度为254℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.15、实际张力测试得2610-2685cn。第四个预氧化温区：温度为264℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.8、实际张力测试得2710-2815cn。总牵伸为-5.37。
[0263]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.251g/cm3、强力为571n、取向度为87.1％、皮芯结构的皮层比例为93.6％。第二预氧丝的体密度为1.296g/cm3、取向度为84.9％、皮芯结构的皮层比例为96.1％。第三预氧丝的体密度为1.347g/cm3、取向度为81.6％、皮芯结构的皮层比例为96.9％。预氧化纤维丝的体密度为1.379g/cm3、强力为409n、拉伸模量为11.1gpa、取向度为78.6％、皮芯结构的皮层比例为99.2％、线密度为1237g/km。
[0264]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为501g/km、强度为4726mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为2次/天。
[0265]
对比例25
[0266]
对比例25针对单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0267]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为260m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1174g/km。
[0268]
碳化生产线运行线速度为680m/h。
[0269]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为228℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.05、实际张力测试得1665-1725cn。第二个预氧化温区：温度为239℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.37、实际张力测试得1880-1970cn。第三个预氧化温区：温度为250℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.15、实际张力测试得2400-2475cn。第四个预氧化温区：温度为261℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.8、实际张力测试得2650-2730cn。总牵伸为-5.37。
[0270]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.243g/cm3、强力为592n、取向度为87.2％、皮芯结构的皮层比例为93.8％。第二预氧丝的体密度为1.278g/cm3、取向度为84.9％、皮芯结构的皮层比例为96.2％。第三预氧丝的体密度为1.318g/cm3、取向度为82.6％、皮芯结构的皮层比例为96.2％。预氧化纤维丝的体密度为1.358g/cm3、强力为451n、拉伸模量为11.2gpa、取向度为78.9％、皮芯结构的皮层比例为99.1％、线密度为1239g/km。
[0271]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为503g/km、强度为5679mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为17次/天。
[0272]
对比例26
[0273]
对比例26针对单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)的制备工艺，主要提出对原丝的预氧化处理的调控控制，具体如下：
[0274]
所采用的聚丙烯腈基碳纤维原丝要求：聚合工序通氨量为260m3/h，油剂种类为a类(固含量为32.2-33.3％、ph值为6.55-6.71、旋转粘度为9.32-9.39pa
·
s、表面张力为19.1-19.8mn/m、平均粒径为113.5-122.5nm；tg-dsc初始反应峰为226.1℃，剧烈反应峰为272.2℃)，线密度为1177g/km。
[0275]
碳化生产线运行线速度为680m/h。
[0276]
其中，4个温区的预氧化工艺，循环热风垂直于丝束运行方向自上而下吹送。其中，第一个预氧化温区：温度为232℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-2.05、实际张力测试得1710-1765cn。第二个预氧化温区：温度为237℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.37、实际张力测试得1825-1910cn。第三个预氧化温区：温度为247℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.15、实际张力测试得2310-2400cn。第四个预氧化温区：温度为259℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.8、实际张力测试得2585-2670cn。总牵伸为-5.37。
[0277]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.256g/cm3、强力为589n、取向度为
1.37、实际张力测试得1880-1970cn。第三个预氧化温区：温度为247℃、循环风量为95000nm3/h、牵伸值为-1.15、实际张力测试得2400-2475cn。第四个预氧化温区：温度为257℃、循环风量为105000nm3/h、牵伸值为-0.8、实际张力测试得2650-2730cn。总牵伸为-5.37。
[0291]
中间产品指标如下：第一预氧丝的体密度为1.256g/cm3、强力为591n、取向度为87.9％、皮芯结构的皮层比例为93.5％。第二预氧丝的体密度为1.281g/cm3、取向度为85.3％、皮芯结构的皮层比例为95.2％。第三预氧丝的体密度为1.326g/cm3、取向度为82.6％、皮芯结构的皮层比例为96.4％。第四预氧丝的体密度为1.361g/cm3、强力为462n、拉伸模量为11.8gpa、取向度为79.2％、皮芯结构的皮层比例为98.9％、线密度为1234g/km。
[0292]
由上述预氧化纤维丝所制备的成品碳纤维指标：线密度为498g/km、强度为5903mpa。运行稳定性：断丝/断股频率为0次/天。
[0293]
通过实施例1、对比例2-14、实施例2及对比例15-28的数据，可以看出：
[0294]
(1)相对于对比例2-14，实施例1制备的单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)的性能最优异。
[0295]
相对于对比例15-28，实施例2制备的单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)的性能最优异。
[0296]
(2)本发明丰富了对预氧化过程和预氧化程度评价的手段，使其更符合干喷湿纺法碳纤维工艺调控的实际，在现有技术普遍采用的预氧化纤维丝的体密度、取向度的基础上，增加了更多对碳纤维成品指标(强度、线密度)和生产运行状态(断丝/断股频率)有重要关系的中间产物指标。例如：
[0297]
与实施例1相比，对比例4由于皮芯结构的皮层比例低，导致碳纤维成品的强度低。与实施例2相比，对比例18由于皮芯结构的皮层比例低，导致碳纤维成品的强度低。
[0298]
与实施例1相比，对比例5、对比例6由于取向度和拉伸模量过低，导致碳纤维成品的强度过低。与实施例2相比，对比例19、对比例20由于取向度和拉伸模量过低、预氧化纤维丝的线密度偏低，导致碳纤维成品的强度过低和线密度偏低。
[0299]
与实施例1相比，对比例7、对比例8由于取向度和拉伸模量过高、预氧丝线密度偏低导致的现场运行状态差和碳纤维成品强度偏低和线密度偏低；与实施例2相比，对比例21、22由于取向度和拉伸模量过高、预氧丝线密度偏低导致的现场运行状态差和碳纤维成品强度偏低和线密度偏低。
[0300]
与实施例1相比，对比例9、对比例11由于预氧丝体密度偏高/偏低导致的现场运行状态差；与实施例2相比，对比例23、对比例25由于预氧丝体密度偏高/偏低导致的现场运行状态差。
[0301]
与实施例1相比，对比例10由于预氧丝体密度高，导致碳纤维成品强度过低；与实施例2相比，对比例24由于预氧丝体密度高，导致碳纤维成品强度过低。
[0302]
与实施例1相比，对比例12由于预氧丝体密度低，导致现场运行状态差和碳纤维成品强度偏低；与实施例2相比，对比例26由于预氧丝体密度低，导致现场运行状态差和碳纤维成品强度偏低。
[0303]
(3)针对上述评价方法，本发明实施例总结了相应指标的工艺调控方法及相关影响因素，适用于干喷湿纺法碳纤维的预氧化工艺调试。例如：
[0304]
与实施例1相比，对比例1由于聚合工序通氨量低，导致预氧丝体密度低和皮芯结构重。与实施例2相比，对比例15由于聚合工序通氨量低，导致预氧丝体密度低和皮芯结构重。
[0305]
与实施例1相比，对比例2由于聚合工序通氨量高，导致预氧丝体密度高。与实施例2相比，对比例16由于聚合工序通氨量高，导致预氧丝体密度高。
[0306]
与实施例1相比，对比例3由于所采用原丝的纺丝上油工序使用的油剂种类不同(油剂在200-300℃起始反应温度和剧烈反应温度不同)导致的预氧丝皮芯结构重；与实施例2相比，对比例17由于所采用原丝的纺丝上油工序使用的油剂种类不同(油剂在200-300℃起始反应温度和剧烈反应温度不同)导致的预氧丝皮芯结构重。
[0307]
与实施例1相比，对比例4由于氧化循环风量低，导致预氧丝体密度低和皮芯结构重。与实施例2相比，对比例18由于氧化循环风量低，导致预氧丝体密度低和皮芯结构重。
[0308]
与实施例1相比，对比例5、6、7、8由于预氧化牵伸(以及牵伸施加的实际张力)，对预氧化纤维丝的取向度、拉伸模量、线密度影响。与实施例2相比，对比例19、20、21、22由于预氧化牵伸(以及牵伸施加的实际张力)，对预氧化纤维丝的取向度、拉伸模量、线密度影响。
[0309]
实施例1与对比例9、10、11、12相比，体现了预氧化温度对预氧化纤维丝的体密度、皮芯结构、取向度的影响。实施例2与对比例23、24、25、26相比，体现了预氧化温度对预氧化纤维丝的体密度、皮芯结构、取向度的影响。
[0310]
(4)根据本发明的方法，对于单丝直径为7μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t700)而言，制得的碳纤维成品强度均值达5537mpa(强度4900mpa以上为达标)、cv值为3.14％、线密度控制在800
±
10g/cm3范围内。
[0311]
根据本发明的方法，对于单丝直径为5.5μm的聚丙烯腈基碳纤维(规格为t800)而言，制得的碳纤维成品强度均值达6013mpa(强度5500mpa以上为达标)、cv值为4.21％、线密度控制在500
±
8g/cm3范围内。
[0312]
(5)实施例1与对比例13、14相比，体现了不同的运行速度与预氧化温度设计匹配后取得了相近的预氧化处理程度。
[0313]
实施例2与对比例27、28相比，体现了不同的运行速度与预氧化温度设计匹配后取得了相近的预氧化处理程度。
[0314]
(6)实施例1与对比例9、10、11、12对比，体现了预氧化温度梯度的影响；实施例2与对比例23、24、25、26对比，体现预氧化温度梯度的影响。
[0315]
实施例1与对比例5、6、7、8对比体现预氧化张力梯度的影响；实施例2与对比例19、20、21、22对比体现预氧化张力梯度的影响。
[0316]
(7)实施例1与对比例5、6、7、8对比，可见总牵伸对预氧丝线密度和碳纤维成品线密度的影响；
[0317]
实施例2与对比例19、20、21、22对比，可见总牵伸对预氧丝线密度和碳纤维成品线密度的影响。
[0318]
另外，需要说明的是：碳纤维的生产与运行线速度有重要的关系，运行线速度受整条生产线设备等因素的影响，不同的运行线速度又需要结合不同的工艺(包括预氧化工艺)。例如：本发明的实施例1给出的仅是一种运行线速度下的预氧化方法，不代表只有在这
种线速度下才能达到这种预氧化效果，而对比例13、14中在不同运行线速度下也能得到合格碳纤维产品。例如：本发明的实施例2给出的仅是一种运行线速度下的预氧化方法，不代表只有这种线速度下才能达到这种预氧化效果，而对比例27、28中在不同运行线速度下也能得到合格碳纤维产品。因此，在不同线速度下，匹配合适的工艺，也可以实现所需预氧化程度的调节，进而能制备出合格的碳纤维产品。
[0319]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。