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福禄克Endurance测温仪解决碳纤维制造过程中的温度检测

福禄克Endurance是一款高温比色测温仪,这些坚固而又灵活的仪器可进行连续的可视化过程监控,并适应金属冶炼,金属热处理/加工等制造环节,、碳材料生产和硅材料生产等严酷工业环境。Endurance系列测温仪有助于制造商提高产品质量/一致性、降低次品率,最大限度提高产能并降低能源成本。其出色的光学分辨率(D:S高达150:1)有助于查看关键的过程运行状况,配套软件有多种创新数据记录工具也便于更好地解读生产数据。备有多种镜头、瞄准和对焦选件以适应不同的安装距离和瞄准需要。温度是影响碳纤维石墨化的主要因素,Endurance在碳纤维制造过程中很好的控制温度,从而完成微观结构的演变进程。
Endurance
碳纤维(Carbon Fiber,简称CF),一种含碳量在95%以上微晶石墨材料,具有很多优良的特性,如质量比金属铝轻,强度却高于钢铁,耐腐蚀、高模量等等,是军工、航天等行业的重要材料。
碳纤维主要由碳元素组成,具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性。外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物,由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向,因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小,因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合,制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。碳纤维直径只有5微米,相当于一根头发丝的十到十二分之一,强度却在铝合金4倍以上。耐高温性能也居所有化纤之首。

福禄克Endurance监控碳纤维生产过程中的温度变化

工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维 、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类,由聚丙烯腈纤维原丝制得的高性能碳纤维,产量约占全球碳纤维总产量的90%以上。不同碳纤维的工艺略有不同,但是都包括预氧化、氧化、碳化,石墨化等核心工艺,其间伴随的化学变化包括,脱氢、环化、预氧化、氧化及脱氧等。
碳纤维原丝生产,一般会均匀分布数十束原丝在不锈钢滚轮上。在生产过程中可能会发生某一束原丝断裂的情况,客户希望监控断裂分发生并及时给出报警信号。由于丝束较细且断裂部位不确定,所以需要对整个滚轮上分布的原丝进行检测,并能给出实时的报警信号。
PAN原丝在180℃-300℃的热空气中进行保温0.5h到3h,聚丙烯腈纤维的颜色由白色逐渐变成黄色、棕色,最后形成黑色的预氧化纤维。是聚丙烯腈线性高分子受热氧化后,发生氧化、热解、交联、环化等一系列化学反应形成耐热梯型高分子的结果。热风循环系统是工业预氧化炉中技术含量最高的部分,也是不同预氧化炉生产商提供的预氧化炉中差别最大的部分。而温度均匀性,控温精度又是预氧化炉的核心技术,因此对炉体内部工作空间的温度进行监测就显得尤为重要。
福禄克Endurance高温比色测温仪
在2000℃-3000℃的高温下进行,碳纤维中残留的氮,氢等非碳元素被进一步消除,C-C键重新分布,聚合物中非芳构化的碳的成分减少,转化为类似石墨层面的组织。石墨化处理过程对碳纤维张良的影响不大,但能改善碳纤维中微晶体的大小,堆叠状态和沿纤维轴的取向性,获得更高含碳量和拉伸模量的石墨纤维。
温度是影响碳纤维石墨化的主要因素,2200℃是碳纤维石墨化的敏感温度,在这一温度下碳纤维基本完成脱氮过程,各项微晶结构参数发生显著变化。不同温度场下,碳纤维吸收热量的情况不同,影响微观结构的演变进程,最终会导致石墨化程度及纤维性能有一定差异。Endurance测温仪控制石墨化过程中温升,使得碳纤维拉伸强度降低的幅度减小,这是十分关键的环节。
银飞有售福禄克Endurance测温仪
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