[发明专利]一种大丝束PAN基碳纤维原丝传质传热装置及方法

说明书

本发明提供了大丝束PAN基碳纤维原丝传质传热装置及方法，该包括循环水槽、传质传热模块以及循环组件；其中：所述循环水槽内设有分流器，所述循环水槽的两端均设有导丝辊组；所述传质传热模块固定在所述分流器的上方，所述传质传热模块具有喷嘴；循环组件与所述循环水槽、传质传热模块相连，用于将所述循环水槽内的浴液或油剂输送至所述传质传热模块。使原丝纤维丝束浸入到循环水槽，并从设置在循环水槽内的分流器的上方通过；调整位于循环水槽上方的传质传热模块与分流器之间的间距；使循环水槽内的浴液或油剂输送至传质传热模块，由传质传热模块上的喷嘴均匀喷出穿过丝束。本发明提升了碳纤维品质。

技术领域

本发明属于碳纤维生产领域，具体涉及一种大丝束PAN基碳纤维原丝传质传热装置及方法。

背景技术

碳纤维作为一种高新技术材料，具有高强度、高模量、低密度、耐高温、高电导和热导等优点，广泛应用于航空、汽车、文体等领域。聚丙烯腈基碳纤维原丝是制备碳纤维的重要原料，原丝的品质对碳纤维质量起到决定性作用。

硫氰酸钠一步法制备碳纤维是通常采用硫氰酸钠为溶剂，丙烯腈、第二单体丙烯酸甲酯、第三单体衣康酸为原料，偶氮二异丁腈为引发剂进行三元聚合反应，经过脱单、脱泡后得到聚丙烯腈聚合液。聚合原液经过计量后，通过喷丝头进入凝固浴形成初生纤维，初生纤维经过预热浴进行预热处理和牵伸，然后进入水洗，再经过上油、干燥等过程得到碳纤维原丝。

初生纤维在凝固浴中凝固成型以后，由于凝固过程中双扩散的作用，会有一部分溶剂残留在纤维丝束内，这部分残留在丝束内部的溶剂杂质，若不洗涤干净，后续会对原丝的结构产生影响，进而会影响碳纤维的质量。由于初生纤维的结构不稳定，而且强度较低，因而需要经过进一步的水浴牵伸和蒸汽牵伸，在水浴牵伸时，水不仅有进一步洗涤残留溶剂的作用，还可以作为介质，对纤维进行增塑，有利于高倍牵伸。牵伸完成后，对纤维丝束进行上油处理，上油的均匀一致性，阻止单丝之间相互粘连，减少单丝之间表面摩擦，对丝束干燥和后续预氧化具有重要作用。

大丝束碳纤维原丝因其水洗牵伸效果不均匀、原丝上油不均匀、原丝强度不稳定等，直接影响碳纤维品质。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种大丝束PAN基碳纤维原丝传质传热装置，包括循环水槽、传质传热模块以及循环组件；其中：

所述循环水槽内设有分流器，所述循环水槽的两端均设有导丝辊组；

所述传质传热模块固定在所述分流器的上方，所述传质传热模块具有喷嘴；

循环组件与所述循环水槽、传质传热模块相连，用于将所述循环水槽内的浴液或油剂输送至所述传质传热模块。

可选地，所述传质传热模块通过软管与所述循环组件相连，所述装置进一步包括气缸和旋转臂，所述旋转臂的一端固定在所述气缸的活塞杆上，另一端与所述传质传热模块相连。

可选地，所述传质传热模块的喷嘴与所述分流器之间的间距通过感应装置确定。

可选地，所述循环组件包括过滤器、传质传热循环泵；所述过滤器设置在循环水槽底部的管口，另一端通过进口管道与传质传热循环泵相连，所述传质传热循环泵通过出口管道与传质传热模块相连。

可选地，所述出口管道上设有第一压力变送器和流量计。

可选地，所述过滤器包括相连的第一过滤器、第二过滤器。

可选地，所述循环组件进一步包括出口过滤器，所述出口过滤器与所述传质传热循环泵的出口端相连，所述出口过滤器的出口端和入口端分别设有第一压力变送其和第二压力变送器。

可选地，所述传质传热模块的喷嘴为宽窄可调的缝隙。