碳纤维生产是一个高温高能耗的复杂工艺过程。其中，预氧炉群的耗电量约占总能耗的65%。如何让该数值实现大幅降低是一项巨大的挑战。

       近日，精工科技碳纤维研究院宣布，碳纤维预氧化加热技术取得重要进展。

        装备迭代——微波多物理场耦合型预氧化炉

       PAN原丝预氧化阶段所需温度180-280℃，周期较长。

       实验结果表明，虽然PAN丝束无法有效吸收微波能量，但微波场可以显著加速预氧化进程，并降低反应所需温度。

       基于现有实验数据，热风微波耦合作用下，若控制预氧化时间相同，则对应阶段的预氧化温度可以降低15-20℃。预计该项技术可降低氧化炉能耗30%左右，并节省20%以上的预氧化装置成本。

微波实验模型腔体微波场仿真

相同热风温度与相同处理时间条件下，有无微波结果对比

       由精工科技碳纤维研究院自研的0.4m热风微波多物理场耦合型预氧化炉，经模拟分析可知，新型加热方式使氧化炉内宽度方向实现微波场的均匀分布，且保证了炉内温度场和速度场分布的高度均匀性。同时，该炉设计允许多层丝束折返运行，控温技术等均可沿用常规预氧炉模式，符合工业化大规模生产需求，可实现对现有预氧炉的直接替换。     

       工艺创新——PAN原丝表面改性工艺

       今年，精工科技与国内著名高校合作，在原丝表面均匀涂覆具有高吸波性的涂层。特殊涂层在微波作用下可迅速升温至预氧化所需温度，就相当于一个紧贴原丝的加热元件，实现了对原丝的高效原位加热。      

      同时，利用特殊荧光测温技术，可实现原丝非接触式测温，反应灵敏、精度高，能实现在微波场下的精准控温。

荧光染色剂效果荧光发射率与温度的对应关系

       实验表明，PAN原丝表面改性技术通过微波直接加热原丝，大幅降低热能在炉体和炉内空气中的损耗，该技术预计可降低能耗50%以上。另外，从工艺和硬件成本角度考虑，该技术仅需额外增加原丝表面改性工序及涂覆吸波材料的成本投入。【上海复合材料展】【广州复合材料展】【北京复合材料展】