[实用新型]聚丙烯腈纺丝液制备中充氨装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高分子材料的制备领域，具体地说是一种聚丙烯腈纺丝液制备中充氨装置。

背景技术

目前，碳纤维是一种性能优异的材料，具有强度高、模量高、耐高温、耐烧蚀等一系列显著的优点。目前已被广泛的应用于航空、航天、交通运输及体育休闲等各个领域，是航空航天装备、交通工具等向轻质化、高性能和高可靠性发展的重要物质保障和技术推动力。

要得到优质的碳纤维，优质的原丝是关键。因此，要想全面提高我国碳纤维的生产水平，首先必须提高原丝的生产水平。原丝的生产过程中，纺丝液的生产是很重要的一步，而充氨又是生产纺丝液的一个重要步骤，充氨过程使纺丝液氨化，氨化后的纺丝液具有更好的亲水性、能够更好的抑制凝固相分离过程中水的扩散速度、并有助于终止聚合反应。充氨的量也有一定的范围，一般对充氨的量有两个质量指标，一是使羧基氨化量为20%左右，二是使聚合液的pH值控制在8～10，最好控制在8.5～9.5之间。若充氨量过高，会对纺丝液有增稠效果，而且过量的氨气随时会逸出，使纺丝液不稳定，直接影响纺丝效果，所以严格控制充氨量是稳定氨化效果的前提。

一般在生产碳纤维纺丝液中采用在聚合反应末期一次性充氨来达到氨化效果，充氨的量根据反应釜中的物料量来确定。充氨位置是在聚合釜内，充氨时间是在聚合反应末期。根据聚合物料量计算所需氨气的量，利用称重的方式一次性充氨。这是一种生产碳纤维广泛使用的充氨方式，主要存在的缺点：聚合釜内温度过高，充氨后氨气与物料迅速反应，可能造成小范围凝胶颗粒的产生；聚合釜内一次性充氨，氨气搅拌不均匀；聚合釜内物料太多，氨气的量无法做到精确计量。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种聚丙烯腈纺丝液制备中充氨装置，聚丙烯腈纺丝液pH值稳定，在纺丝液管道上充氨，物料经纺丝液储罐冷却后温度较低，有利于氨气的溶解及羧基转化为铵盐，并且由于管道空间较小及加装静态混合器，有利于氨气与物料的均匀混合，使得制备的聚丙烯腈纺丝液性能较好，批次稳定性提高。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚丙烯腈纺丝液制备中充氨装置，设有聚合釜，聚合釜的物料输出管道与纺丝液储罐的入料口相连通，其特征在于，在纺丝液储罐通向脱泡釜管道上安装有纺丝液输送泵及纺丝液流量计，在纺丝液流量计后端安装氨气入口，氨气入口前端安装有氨气流量计及氨气调节阀，在氨气入口后端与脱泡釜入料口之间的管道上安装静态混合器。

本实用新型还可通过如下措施来实现：氨气入口直径设计在1mm以下。

本实用新型的有益效果是，聚丙烯腈纺丝液pH值稳定，在纺丝液管道上充氨，物料经纺丝液储罐冷却后温度较低，有利于氨气的溶解及羧基转化为铵盐，并且由于管道空间较小及加装静态混合器，有利于氨气与物料的均匀混合，使得制备的聚丙烯腈纺丝液性能较好，批次稳定性提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图中1.纺丝液输送泵，2.纺丝液流量计，3.氨气调节阀，4.氨气流量计，5.静态混合器，6.脱泡釜，7.聚合釜，8.纺丝液储罐。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型聚合釜7的物料输出管道与纺丝液储罐8的入料口相连通，在纺丝液储罐8通向脱泡釜6管道上安装纺丝液流量计2，用于精确计量纺丝液的量，根据纺丝液的流量调控氨气的流量。在纺丝液流量计2前有纺丝液输送泵1，设置纺丝液流量计2控制纺丝液输送泵1的频率，使纺丝液的流量在长时间内保持恒定。在纺丝液流量计2后增设氨气入口，并安装氨气流量计4及氨气调节阀3控制充氨的量。根据纺丝液的流量计算需要氨气的量，在正常生产时，氨气的流量为固定值。为防止管道上压力过大造成纺丝液堵塞氨气入口，影响氨气压力，造成充氨量的变化，氨气入口直径设计在1mm以下。在氨气入口之后安装静态混合器5，使氨气与纺丝液充分混合后进入脱泡釜6，氨气与纺丝液在静态混合器5内充分混合，防止由于氨气不均匀造成微小絮凝的产生，并且多余的氨气在脱泡釜6中的甩盘及负压条件下从纺丝液中抽离出来，减少对纺丝线凝固浴的影响。

本实用新型的工作原理是：在制备聚丙烯腈纺丝液时，氨化是非常重要的一个步骤，氨化使纺丝液由弱酸性变为中强碱性，氨化后凝固丝条截面更易为圆形，氨化的原丝取向度、相对密度及碳纤维拉伸强度都比未氨化的高。但是在生产过程中，充氨的位置及方式对氨化的效果有很大的影响，在管道上精确计量充氨，有利于氨气与纺丝液的充分混合，提高聚丙烯腈纺丝液pH值的稳定性。