碳纤维的制备包含了一系列繁杂的工艺，其中预氧化处理是碳纤维制备流程中耗时最长的一道。想要在预氧化处理环节保持稳定，需要氧化炉保持在一定的温度范围。如何平衡温度？则需要对气流的进出做到极高的控制。让我们来看看碳纤维预氧化的过程，以及氧化炉的分类吧。
 
碳纤维预氧化过程及预氧化炉分类
 
碳纤维预氧化过程简述
 
碳纤维预氧化相当于制备的前期准备工作，就像做菜，前期的捡菜、清洗、切菜这些预备工作一个都不能少。碳纤维预氧化的过程，就是在高温环境下，将空气中的氧气分子与PAN纤维结合在一起，使聚合物链开始交联，促使纤维密度从1.18g/cc增加至1.38g/cc，其中温度控制很重要，通常氧化炉的温度范围在200℃~300℃之间。
 
预氧化耗时较长，为了避免PAN纤维放热失控，造成火灾隐患，需要氧化炉设计师在设计时充分考虑到气流的进出问题，利用多种气流来帮助散热和控温，选择合适的氧化炉对于碳纤维的制备来说也非常重要。
 
碳纤维预氧化炉的分类选择
 
碳纤维预氧化过程中气流的进出设计至关重要，按照气流流动方式可以分为横流（Cross-Flow）、平流（Parallel-Flow）和顺流（Down-Flow）3种，让我们来看看这3种类型的预氧化炉分别具备怎样的特点。
 
横流式碳纤维预氧化炉
 
1、横流式碳纤维预氧化炉
 
横流（Cross-Flow）适用于所有规格的纤维（1k-480k丝束），它也是目前预氧化最常用的设备之一。横流通过在整个纤维带上交替改变气流方向来促进产品的均匀性。高度的均匀性使烘箱能够最大限度地提高速度和生产能力。
 
每个丝束都受到均匀、柔和的气流，以促进受控氧化，交替的气流可在烘箱的整个长度内对每个丝束进行均匀处理。通过加热系统的简单清晰的气流路径，可最大限度地提高温度、气流和压力的均匀性。气流最高速度可达3mps。
 
该设备优点是具有集成加热空气系统，这也就意味着较小的工厂占地面积。横流式氧化炉内部100%开放，可实现更高效的清洁、穿丝和维护功能。目前工厂已经广泛使用氧化炉宽度为300mm~3000mm。
 
2、平流式碳纤维预氧化炉
 
气流平行于纤维的走丝方向，通常用于较小的丝束和较轻的氧化炉。该款式氧化炉的风速高达5mps，通过采用端封设计，可减少焦油的形成。通过集成G5端密封室可以改进竞争性设计，平流碳纤维氧化炉有模块化或现场组装配置。
 
3、顺流式碳纤维预氧化炉
 
气流从上到下，穿过并围绕丝束。由于采用特殊增压设计，使牵引带上的气流均匀，空气速度高达5 mps；端面密封设计可减少焦油形成；通过集成G5封口腔改进竞争性设计；顺流式碳纤维氧化炉也可提供模块化或现场组装配置 。
 
碳纤维制备的过程存在太多环节需要进行有效的控制，预氧化只是其中的一道，所以想要制备出性能卓越的碳纤维不是一件容易的事情。碳纤维领域我们落后太多，如今举全国之力，奋起追赶，或将实现弯道超车。