本申请涉及碳纤维原丝预氧化，且特别涉及一种碳纤维原丝预氧化实验装置及方法。
背景技术：
1、碳纤维的生产制造过程主要包括纺丝原液的合成、原丝制备、预氧化、碳化、石墨化和后处理等。其中，碳纤维原丝预氧化起到了承上启下的作用，是碳纤维制备最为关键的步骤之一。现如今，对碳纤维原丝预氧化阶段的研究也逐渐成为碳纤维工艺技术革新和性能提升的重要突破口。
2、目前，现有的预氧化设备及装置主要分为两种，一种是生产线预氧化设备，该种设备占地面积大，运行成本高，不利于开展实验性研究；另一种是实验室级别的加热装置，该种装置的实验条件往往无法满足实际生产工艺要求，比如生产中的牵伸张力，这会对预氧化的碳纤维原丝的化学反应、整体结构和热收缩率造成影响，进而影响实验研究结果以及生产工艺调整。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本申请实施例的目的提供一种碳纤维原丝预氧化实验装置及方法，以改善目前预氧化实验装置的实验条件无法满足实际生产工艺要求，会对预氧化的碳纤维原丝的化学反应、整体结构和热收缩率造成影响等问题。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种碳纤维原丝预氧化实验装置，包括炉体，原丝支架和张力装置，炉体设置有加热装置；原丝支架包括两个竖向对称的支杆，两个支杆的顶部均设置有导向轮；张力装置包括两个悬梁，一悬梁连接于一支杆上，悬梁沿支杆的延伸方向滑动设置，两个悬梁分别用于固定碳纤维原丝的两端，且使碳纤维原丝的中部依次绕设于两个导向轮，悬梁还用于固定配重件。
3、本申请通过设置原丝支架，在原丝支架的两个支杆上分别连接两个悬梁，碳纤维原丝绕设在原丝支架上，碳纤维原丝两端分别固定在两个悬梁上，从而对碳纤维原丝稳定的固定；同时，固定碳纤维原丝两端的两个悬梁上均用于固定配重件，以对碳纤维原丝两端同时施加相同的张力，使预氧化的碳纤维原丝的化学反应、整体结构和热收缩率有更好的一致性和稳定性。
4、在本申请的部分实施例中，原丝支架还包括两个横向相对设置的顶杆和底杆，顶杆、一个支杆、底杆和另一支杆依次首尾连接形成框体，顶杆的两端分别与两个支杆的连接处设置导向轮。
5、本申请通过设置框体结构的原丝支架，可以对碳纤维原丝固定的更稳定。
6、在本申请的部分实施例中，悬梁包括横向设置的悬板，悬板的横向两端延伸设置有凸缘，凸缘围设卡接于支杆的侧壁，悬板的上侧用于固定碳纤维原丝，悬板的下侧固定配重件。
7、本申请通过横向设置悬板，悬板的横向两端延伸设置有凸缘，凸缘围设卡接于支杆的侧壁，便于悬板连接在支杆上，且可以沿支杆的延长方向滑动；同时，通过在悬板上侧固定碳纤维原丝，悬板下侧固定配重件，可以对碳纤维原丝施加径向的张力，使预氧化的碳纤维原丝的化学反应、整体结构和热收缩率有更好的一致性和稳定性。
8、在本申请的部分实施例中，悬板的上表面设置有压紧片，压紧片的中部用于固定碳纤维原丝的端部；悬板的底部设置有连接孔，配重件通过固定件固定于连接孔。
9、本申请通过将碳纤维原丝穿入压紧片与悬板之间，再向下压紧压紧片，则对碳纤维原丝的端部进行紧固的固定；根据所需的张力将适宜重量的配重件通过固定件固定于悬板底部的连接孔。
10、在本申请的部分实施例中，原丝支架包括两个框体，两个框体水平并列间隔设置，两个框体顶部之间通过连接杆连接，连接杆上设置导向轮；两个框体的相邻两个支杆的空隙处设置悬板，悬板的横向两端均延伸设置有两个凸缘，两个凸缘分别围设卡接于两个框体的同一侧的支杆的侧壁。
11、本申请通过将原丝支架设置为两个水平并列间隔分布的框体结构，导向轮设置连接两个框体的连接杆上，悬板设置在两个框体的相邻两个支杆的空隙处，可以对碳纤维原丝进行更稳定的固定，且可以使对碳纤维原丝施加的张力与碳纤维原丝位于同一直线上，使预氧化的碳纤维原丝的化学反应、整体结构和热收缩率有更好的一致性和稳定性。
12、在本申请的部分实施例中，框体的两个支杆和顶杆的外表面均设置有刻度标识。
13、本申请通过在框体的两个支杆和顶杆的外表面均设置刻度标识，在预氧化前后可以直接测量读取碳纤维原丝的长度，操作便捷。
14、在本申请的部分实施例中，框体的底杆与炉体的内底壁滑动连接，以使框体滑出或滑入炉体。
15、本申请通过框体的底杆与炉体的内底壁滑动连接，便于将框体滑出炉体以将碳纤维原丝固定于框体上，再将固定好碳纤维原丝的框体滑入炉体内进行预氧化，预氧化后再将框体滑出炉体取下碳纤维原丝进行检测。
16、在本申请的部分实施例中，炉体的顶壁设置有鼓风装置，炉体的内部设置有温度传感器，炉体的外表面设置有温控面板和开关面板，开关面板分别与加热装置、鼓风装置电连接，温控面板分别与温度传感器、加热装置电连接。
17、本申请通过设置鼓风装置使炉体内的热风循环，将炉体外的空气引入，并将炉体内的空气引出，使预氧化更均匀高效；温度传感器用于探测炉体内的温度，温控面板用于设置温度，开关面板用于控制开关加热装置和鼓风装置。
18、第二方面，本申请实施例提供了一种碳纤维原丝预氧化实验方法，适用于如第一方面提供的碳纤维原丝预氧化实验装置，包括：
19、(1)取合适长度的碳纤维原丝，将碳纤维原丝绕设于原丝支架上的两个导向轮上，且将碳纤维原丝的两端分别固定于两个悬梁，再根据实验所需张力分别在两个悬梁连接相同重量的配重件，并测量碳纤维原丝的第一长度；
20、(2)设定炉体内温度达到目标温度之后，将固定好碳纤维原丝的原丝支架置入炉体内固定进行预氧化；
21、(3)预氧化结束后，将原丝支架取出炉体，测量经过预氧化处理后的碳纤维原丝的第二长度，根据第一长度和第二长度计算碳纤维原丝的热收缩率。
22、本申请通过第一方面提供的碳纤维原丝预氧化实验装置，将碳纤维原丝的两端分别固定于原丝支架上的两个悬梁上，两个悬梁连接相同重量的配重件进行预氧化实验，使预氧化的碳纤维原丝的化学反应、整体结构和热收缩率有更好的一致性和稳定性。
23、在本申请的部分实施例中，预氧化温度为200-250℃，预氧化时间为50-90min。
24、本申请通过设置适宜的预氧化温度和预氧化时间，以对碳纤维原丝进行高效的预氧化实验。
1.一种碳纤维原丝预氧化实验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的碳纤维原丝预氧化实验装置，其特征在于，所述原丝支架还包括两个横向相对设置的顶杆和底杆，所述顶杆、一个所述支杆、所述底杆和另一所述支杆依次首尾连接形成框体，所述顶杆的两端分别与两个所述支杆的连接处设置所述导向轮。
3.根据权利要求2所述的碳纤维原丝预氧化实验装置，其特征在于，所述悬梁包括横向设置的悬板，所述悬板的横向两端延伸设置有凸缘，所述凸缘围设卡接于所述支杆的侧壁，所述悬板的上侧用于固定所述碳纤维原丝，所述悬板的下侧固定所述配重件。
4.根据权利要求3所述的碳纤维原丝预氧化实验装置，其特征在于，所述悬板的上表面设置有压紧片，所述压紧片的中部用于固定所述碳纤维原丝的端部；所述悬板的底部设置有连接孔，所述配重件通过固定件固定于所述连接孔。
5.根据权利要求3或4所述的碳纤维原丝预氧化实验装置，其特征在于，所述原丝支架包括两个框体，两个所述框体水平并列间隔设置，两个所述框体顶部之间通过连接杆连接，所述连接杆上设置所述导向轮；两个所述框体的相邻两个所述支杆的空隙处设置所述悬板，所述悬板的横向两端均延伸设置有两个所述凸缘，两个所述凸缘分别围设卡接于两个所述框体的同一侧的所述支杆的侧壁。
6.根据权利要求5所述的碳纤维原丝预氧化实验装置，其特征在于，所述框体的两个支杆和顶杆的外表面均设置有刻度标识。
7.根据权利要求6所述的碳纤维原丝预氧化实验装置，其特征在于，所述框体的底杆与所述炉体的内底壁滑动连接，以使所述框体滑出或滑入所述炉体。
8.根据权利要求1所述的碳纤维原丝预氧化实验装置，其特征在于，所述炉体的顶壁设置有鼓风装置，所述炉体的内部设置有温度传感器，所述炉体的外表面设置有温控面板和开关面板，所述开关面板分别与所述加热装置、所述鼓风装置电连接，所述温控面板分别与所述温度传感器、所述加热装置电连接。
9.一种碳纤维原丝预氧化实验方法，其特征在于，适用于如权利要求1-8任一项所述的碳纤维原丝预氧化实验装置，包括：
10.根据权利要求9所述的碳纤维原丝预氧化实验方法，其特征在于，所述预氧化温度为200-250℃，所述预氧化时间为50-90min。
