[发明专利]一种聚丙烯晴纤维PAN—基碳纤维初纤制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纤维制造技术，特别是一种聚丙烯晴纤维PAN—基碳纤维初纤制造方法。

背景技术

碳纤维具有相对强度、相对弹性模量、耐热性、耐化学性等优异的性能和结构特征，在化工、环保、国防军工、电子以及能源等领域有着广泛的应用。因而近年来得到人们广泛高度重视，同时对碳纤维制造方法也得到迅速发展。在专利号为01812620.0，公开了“一种碳纤维前体纤维束及其制造方法”专利技术，采用“将一种为有机溶剂和包含至少95wt%丙烯晴单元的丙烯晴-基聚合物溶液的纺丝溶液挤出到由具有有机溶剂浓度45—68 wt%和温度30—50℃的有机溶剂水溶液形成的第一凝固浴中以形成固体纤维”制造方法。

发明内容

本发明的目的是将聚丙烯晴纤维束（简称PAN-基）直接从化学浴处理池中浸渍，经辊筒烘干张力牵伸后，进入预氧化炉的聚丙烯晴纤维束PAN-基碳纤维初纤制造方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

a、准备：聚丙烯晴丝束的线盘放置在送丝架架上；

b、浸渍：将多个线盘上的聚丙烯晴丝束结成大束状通过化学浴处理池，化学浴处理池池内按重量比有过硫酸铵 ：蒸馏水=0.5—1.2 ：4配成化学液，通过化学浴处理池的速率2—3m/min，化学浴处理池池内温度40—60℃；

c、张力牵伸：聚丙烯晴丝束从化学浴处理池浸渍后，直接进入张力牵伸炉内，聚丙烯晴丝束在张力牵伸炉内的不锈钢牵伸辊上盘绕行走，不锈钢牵伸辊辊体温度130—180℃，牵伸率0.04—0.12g/d，最后进入预氧化炉内。

本发明的有益效果是，聚丙烯晴丝束经化学液浸渍后：

（1）化学液可消除原丝内外温度不均匀的质量缺陷；

（2）化学液与PAN-基纤维在不锈钢牵伸辊筒130—180℃的温度中烘干，并发生结构性变化，氢原子被夺去电子而导致氢键断链分解；吸氧固氧速率加快而预氧化时间缩短，改变了PAN-基纤维束的等规、间规和无规结晶度。使纤维吸热放热量与氰基环化度等构化指数、质量指数的提高，实现在相同温度值中，环化脱氢和脱氧环化交联的预氧化模式；

（3）预热张力牵伸平衡并控制原丝含水率，提高PAN-基原丝的致密性和取向度。

本发明具有操作简便，工艺成熟，使用性强，预氧时间短，能耗降低，可提高PAN纤维束的质量和确保高温碳化过程中纤维束不易瞬间融化、断裂，保证预氧丝综合性能优异，产量提高的工艺特点。

附图说明

附图为本发明实施例生产线流程示意图。

其中：1—送丝架  2—PAN纤维束线盘  3—导辊  4—化学浴处理池  5—化学液  6—不锈钢牵伸辊  7—张力牵伸炉  8—预氧化炉。

具体实施方式

如附图所示，本发明的具体实施例，主要包括以下步骤：送丝架1架上装的六个PAN纤维束线盘结成一大束绕过导辊3，进入化学浴处理池4，化学浴处理池4池内有过硫酸铵0.8：蒸馏水4配成化学液5，化学浴处理池4池内温度为50℃，PAN纤维束通过化学浴处理池的速率2.5m/min，然后进入六个不锈钢牵伸辊6的张力牵伸炉7，浸渍有化学液的PAN纤维束盘绕经过六个不锈钢牵伸辊，不锈钢牵伸辊辊温在150℃，使PAN纤维束烘干张力牵伸并发生结构性变化，牵伸率为0.1g/d，最后进入预氧化炉8，即完成聚丙烯晴纤维束PAN-基碳纤维初纤加工。