[发明专利]一种活性碳纤维碳化工艺

说明书

本发明公开了一种活性碳纤维碳化工艺，属于碳纤维技术领域，包括如下步骤：将碳纤维毛毡进入催化池中浸渍，同时脱水后干燥；将碳纤维毛毡放入碳化炉中，并向碳化炉内充入水蒸气、水滴或者氮气中任意两种；通过加热电炉丝将碳化炉内的温度控制在220～260℃，并保持时间为3～9min。本发明通过在碳化过程中充入水蒸气、水滴或者氮气中任意两种能够将碳化炉中的空气全部排出碳化炉，同时水蒸气和水滴能够加重焦油的重量，使焦油滴落在炉底集中流出，防止碳化炉被腐蚀，避免焦油和废气影响活性碳纤维的质量。

技术领域

本发明涉及一种碳化工艺，特别是涉及一种活性碳纤维碳化工艺，属于碳纤维技术领域。

背景技术

碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，已经被人们在航天、航空以及工业民用等众多领域中应用，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳化工艺阶段会产生大量高浓度的废气和焦油，这些废气和焦油会在炉内沉积，在高温下会严重腐蚀碳化炉，导致炉膛穿孔，使得空气进入，严重影响到碳纤维的性能与质量。

发明内容

本发明的主要目的是为了解决现有技术的不足，而提供一种活性碳纤维碳化工艺。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种活性碳纤维碳化工艺，包括如下步骤：

步骤1：将碳纤维毛毡进入催化池中浸渍，同时脱水后干燥；

步骤2：将碳纤维毛毡放入碳化炉中，并向碳化炉内充入水蒸气、水滴或者氮气中任意两种；

步骤3：通过加热电炉丝将碳化炉内的温度控制在220～260℃，并保持时间为3～9min。

优选的，催化池中的催化剂为阻燃剂、氰化氨、氯化铵和磷酸二氢铵的混合物。

优选的，催化剂中按质量分数计，阻燃剂2％～10％、氰化氨3％～8％、氯化铵4％～7％和磷酸二氢铵2％～10％，余量为水。

优选的，在步骤1中干燥的方法为自然晾晒5～7天或者在烘干炉中烘干，烘干温度为180～260℃，且烘干速度为5～20m/min，含水量脱去50％。

优选的，在步骤2中，碳化炉中的蒸汽管利用喷气口对碳纤维毛毡进行喷射水蒸气、水滴或者氮气中任意两种，喷射时间为3～9min。

优选的，在步骤3中，碳化炉中设有十个温区，上一区温度为230～245℃，上二区温度为232～239℃，上三区温度为236～242℃，上四区温度为236～242℃，上五区温度为240～246℃，下一区温度为219～230℃，下二区温度为210～228℃，下二区温度为218～230℃，下三区温度为230～245℃，下四区温度为200～230℃，下五区温度为230～231℃。

优选的，碳化炉始终保持真空状态。

优选的，在步骤2～步骤3中，碳化炉中的大气压保持在2～4.5MPa。

优选的，碳纤维毛毡在碳化炉中碳化走的路径为S型路径。

本发明的有益技术效果：按照本发明的活性碳纤维碳化工艺，在碳化过程中充入水蒸气、水滴或者氮气中任意两种能够将碳化炉中的空气全部排出碳化炉，同时水蒸气和水滴能够加重焦油的重量，使焦油滴落在炉底集中流出，防止碳化炉被腐蚀，避免焦油和废气影响活性碳纤维的质量。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。