[发明专利]一种用于碳纤维表面处理的装置

说明书

本发明提供一种用于碳纤维表面处理的装置，包括循环槽，石墨辊，陶瓷辊，阴极板，隔离网，过滤器，循环泵，电导率测试端，缓冲罐，电流控制系统，控温系统。本发明通过采用全惰性材料选择，避免了表面处理电化学腐蚀引入杂质的问题，同时采用全惰性材料，也大大拓宽了表面介质选择的范围，如强酸强碱的选择余地。通过灵活的石墨辊电极数量的增加或减少可以有效的在表面处理程度或成本之间进行平衡。通过，表面处理浓度和温度的自动控制，有利于对系统更稳定的控制。其平衡了工艺条件的稳定实现和碳纤维杂质引入控制、解决了高品质碳丝特别是航天航空级碳纤维品质提升的问题。

技术领域

本发明涉及一种用于碳纤维表面处理的装置，具体涉及一种中大型，用于碳纤维表面处理且长期稳定生产的工业化装置。

背景技术

碳纤维是国家重点支持的行业，其中聚丙烯腈基（PAN）碳纤维占碳纤维全部产量的80%以上。在典型PAN制取碳纤维的工艺路线中，为了使碳丝便于下游产品的生产制备，需要清除其表面杂质并通过表面氧化处理增加表面官能团，使碳丝性能在复材制品中得到更好地转化。特别是在航天航空级碳纤维生产过程中，表面处理的意义更为重要。通常的表面处理是电化学方法，但在以往的表面处理过程中，都会存在一定的杂质污染特别是金属离子电化学污染，从而对碳丝性能造成一定的影响。

在电化学法即阳极氧化法进行表面处理的过程中，须通过驱动辊将电流传递给纤维使其成为阳极。在表面处理设备中，与碳丝直接接触并传递电流的驱动辊为电极辊。通常根据导电性及硬度选用镀铬的电极辊，但由于碳纤维具有连续生产的特性，长期使用会让电极辊的镀铬层在一段时间内被电化学腐蚀出不规则的条形凹槽，并引入金属离子杂质。同时用于隔离电流的设备如橡胶辊等，由于本身摩擦系数高等原因对丝束易造成损伤。以上问题均会影响纤维的品质以及碳纤维生产线的长周期化运行。

因此，上述问题是生产过程中使用本装置需要解决的问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种用于碳纤维表面处理的装置，解决了现有生产中使用的表面处理装置会引入金属杂质，长期运行会导致纤维的品质下降以及碳纤维生产设备长期慢性电化学腐蚀的问题。

本发明的解决方案是：本发明提供一种用于碳纤维表面处理的装置，包括循环槽，石墨辊，陶瓷辊，石墨阴极板，隔离网，过滤器，循环泵，电导率测试端，缓冲罐，电流控制系统和控温系统。

所述石墨辊可以选择增加或减少，增加表面处理程度上限或降低成本。

所述电流控制系统，可靠有效，调节方便，且能提供多种电流模式。

所述隔离网、所述过滤器、所述循环泵能够提供稳定的电解液循环体系，使电解液保持洁净。

所述电导率测试端、所述缓冲罐能够提供稳定的电导率监控调整体系，使电解液维持一定工艺指标控制范围。

所述控温系统能够有效自动控制电解液工艺温度。

优选地，所述电流控制系统设置在配电室，用电源线和现场连接，所述过滤器，循环泵，缓冲罐和控温系统串联于同一个管路上，所述石墨阴极板，隔离网和电导率测试端均设置在所述循环槽的底部，所述循环槽，石墨辊和陶瓷辊之间通过支撑结构安装固定。

优选地，所述石墨辊、所述陶瓷辊、所述石墨阴极板、所述循环槽均采用惰性材料。

采用惰性材料能使其长期稳定运转，不会对生产产品产生损伤或引入杂质，可以便于选择更多种表面处理介质的选择。

优选地，所述控温系统包括测温元件、控温元件和控温执行元件，所述测温元件、控温元件和控温执行元件之间一一电性相连。

优选地，所述电流控制系统包括电流测量元件、电流控制元件和电流控制执行元件，所述电流测量元件、电流控制元件和电流控制执行元件之间一一电性相连。