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，是目前应用领域最广，产量也最大的一种碳纤维。
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第一步。
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。
SRV在线粘度计
图1 LISICO在线粘度计
3. 对于在线测量结果和实验室测量结果的对比问题
在进行实验室和在线粘度数据对比时一定要注意测量的一致性。测量条件的一致性包括了测量方法和测量条件，测量条件又包括了测量温度、压力、流速、仪器的测量条件 （剪切率）等，只有这些条件完全一致，测得的结果才会一致。
但是实际应用中这些条件很难一致，在这种情况下，需要找到一个相互换算或转换的方法。如图2所示，这是用实验室粘度计和在线粘度计对同一样品在同一时间和粘度为坐标下的实时曲线，可以不必去关心两者之间的关系如何，只要通过实验室数据（可以是中间产品，也可以是成品）的控制点和上下限，相应地通过时间，找到在线粘度的控制点和上下限，这样就省去了很多复杂的计算，在最短时间内获得在线测量和控制的最佳点。
图 2 实验室粘度和在线粘度数据对比图 (时间—粘度)
4. 温度补偿问题
由于实验室采样测量的温度和现场温度经常是不同的，而且现场的温度也会有波动，因此很多使用者会关心和需要温度补偿。目前温度补偿的理论依据是，根据ASTM D341，通过设置参数对粘度进行不同温度点的计算，但是该方法原来是根据油品的黏温特性来计算的，聚合物的黏温特性会不同。这需要先要测量流体的粘度—温度曲线，经过计算才能获得真实的参数，而不是根据公式简单的设置几个参数或随意根据别的物料参数直接计算。
由于实验室的温度控制精度，一般都要比流程控制精度高，如果只是想找到在线粘度的控制点，建议可以采用图2介绍的方法，只进行几个控制点的直接换算。除了一些对温度控制和温度敏感性特别高的流体外，没有必要进行温度补偿。如果需要温度补偿，就一定要获得完整的粘度—温度曲线。
图3是一种聚合物在生产过程中实测得到的粘度—温度曲线。可以看出，这种关系不是线性的，而且经过一定的数据积累，可以得到所测物料的粘度关系，再经过温度补偿计算，得到指定温度条件下的粘度值。图4就是经过温度补偿计算后的粘度变化过程曲线，可以看出由于温度波动所引起的粘度波动，经过补偿计算后，粘度的波动就是过程中真实的过程变化了。
图 3 黏结剂的粘度—温度曲线
图 4 聚合物的温度、粘度、补偿后粘度过程曲线
上海人和科学仪器有限公司
联系方式：4008-200-117
网址：www.renhe.net
详细资料欢迎联系：
吴经理：13918294437
邮箱：info@renhesci.com
