方案摘要
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碳纤维系统工程需从原丝的聚合单体开始,实现一条龙生产。原丝质量既决定了碳纤维的性质,又制约其生产成本。优质 PAN 原丝是制造高性能碳纤维的首要必备条件。如何在生产过程的一开始就控制好聚合反应的过程,确保整个反应过程都基本一致,就需要使用在线粘度测量来达到实时测量并对此过程加以控制,是整个碳纤维生产的关键一步。
1. 碳纤维及其生产工艺
碳纤维 ( CarbonFiber) 是纤维状的碳材料,具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热、和热膨胀系数小等优点,它们既可以作为结构材料承载负荷,又可以作为功能材料发挥作用。因此,近年来碳纤维及其复合材料发展十分迅速。其中,聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的力学性能,尤其是抗拉强度、抗拉模量等非常高,是目前应用领域较广,产量也较大的一种碳纤维。
碳纤维系统工程需从原丝的聚合单体开始,实现一条龙生产。原丝质量既决定了碳纤维的性质,又制约其生产成本。优质 PAN 原丝是制造高性能碳纤维的首要必备条件。如何在生产过程的一开始就控制好聚合反应的过程,确保整个反应过程都基本一致,就需要使用在线粘度测量来达到实时测量并对此过程加以控制,是整个碳纤维生产的关键一步。
2. 碳纤维生产在线粘度测量解决方案
在线粘度测量在碳纤维行业中应用越来越广泛。在线粘度测量的方法很多,主要有压差式、旋转式、振动式等。压差式的在线粘度计,由于测量原理的要求,需要对流经测量管段的流量保证恒定才能得到准确的测量结果,而实际应用中,物料的粘度是在不断变化的,几乎不可能对流量达到恒定的控制,因此,现在这种测量方法已不适合化纤生产的要求了。目前,在针对聚合反应的在线粘度测量解决方案中,以旋转法和振动法相对较多。旋转法的测量剪切率往往较低,一般都在200 s-1以下,极大地限制了应用。振动式的在线粘度测量起步相对较晚,但发展较快。
振动法的传感头为一圆柱体,以恒定的振幅振动,当它剪切流体时,流体的粘度对传感头振动振幅有影响,测量维持恒定振幅所输入的功率,计算得到粘度和密度。LISICO在线粘度计的理论测量范围很宽,适合于不同的流体测量,测量时的剪切率大概在1000~1500 s-1。其电子部分稳定、可重复、高精度、抗震动干扰,粘度分辨精度0.001cP。
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