[实用新型]一种用于木质素碳纤维初生纤维的纺丝设备

说明书

本实用新型提供一种用于木质素碳纤维初生纤维的纺丝设备，包括木质素碳纤维初生纤维纺丝原液制备装置、喷丝及收丝装置、连接所述制备装置与所述喷丝及收丝装置的管路，所述纺丝原液制备装置的搅拌部件采用带有刮板的螺带式搅拌桨；所制备的纺丝原液经封闭管路直接进入纺丝料筒，经恒速挤出装置挤压，从喷丝板喷出，再进入环形集束风冷装置，后经多组牵引导向装置和加热甬道配合实现丝线的牵引伸长定型处理，经络筒收丝装置收卷以备进一步处理。本实用新型提供的设备用于木质素碳纤维初生纤维纺丝，高效环保，制备的碳纤维初生纤维力学性能较高。

技术领域

本实用新型涉及纺丝工业技术领域，具体涉及一种用于木质素碳纤维初生纤维的纺丝设备。

背景技术

目前碳纤维主要是PAN(聚丙烯腈)基碳纤维为主，PAN基碳纤维湿法纺丝需要大量溶剂来聚合反应，后期需要大量水洗去除溶剂，造成严重的环境污染，且湿法纺丝工艺复杂，工作效率低。

在生物质资源中，木质素碳含量高，含有大量芳香基团，木质素基纤维的一个潜在应用是碳纤维。近年来木质素碳纤维的研制开始兴起。

CN109853088A公开了一种高拉伸木质素基碳纤维的制备方法，通过将回收的纤维素副产物发酵处理得到纯化的木质素，再经氧化处理后加入交联剂、增强剂等进行共混，通过纺丝工艺制备木质素碳纤维原液，再对该原液进行预氧化、碳化等处理得拉伸强度高的木质素碳纤维。但该专利未公开工业化的木质素碳纤维初生纤维纺丝设备。

现有对木质素碳纤维的研究表明，由于木质素纤维直接碳化会导致纤维之间的融并，因此在进行碳化之前需要进行预氧化，并且为了提高木质素基碳纤维的力学性能，应尽量避免杂质的引入和减少纤维内部微孔的产生。现有工业化的纤维纺丝原液制备及纺丝设备不能完全适用于木质素碳纤维初生纤维原液的制备与纺丝，为此需要设计一种适用于木质素碳纤维初生纤维的纺丝设备。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了所述纺丝设备包括纺丝原液制备装置、喷丝及收丝装置、连接所述制备装置与所述喷丝及收丝装置的物料转移管路；所述纺丝原液制备装置包括反应釜、搅拌装置、加热夹套、排气口和出料装置，所述搅拌装置设在反应釜内部，搅拌装置包括螺带式搅拌桨及其侧面的至少一个刮板，加热夹套包覆反应釜外侧，并充入热油加热反应釜，排气口设在反应釜中上部；出料装置为耐高温球阀式放料阀，设在反应釜底部，并连接出料口和所述物料转移管路的一端；

所述喷丝及收丝装置由上至下设置有液压系统、纺丝部件、环形集束风冷装置、牵引导向装置和络筒收丝装置，所述纺丝部件包括料筒、可在料筒内上下移动的柱塞杆和喷丝板，液压系统的液压杆推动柱塞杆运动，进行纺丝；所述牵引导向装置的转轮之间设有加热甬道，所述料筒外部设有电加热套，料筒侧壁设有进料口，进料口与所述物料转移管路的另一端连接。

具体的，所述纺丝原液制备装置包括反应釜、搅拌装置、冷凝装置、出料装置，所述搅拌装置包括驱动电机和搅拌部件，所述搅拌部件包括螺带式搅拌桨和刮板，所述出料装置为耐高温球阀式放料阀，安装在所述反应釜底部。

所述喷丝及收丝装置包括液压系统、纺丝部件、环形集束风冷装置、加热甬道、牵引导向装置和络筒收丝装置。所述液压系统、纺丝部件、加热甬道分别通过支架固定在同一底座上，所述液压系统位于最上部，所述纺丝部件位于液压系统下方，包括料筒、可在料筒中上下移动的柱塞杆、喷丝板和电加热套，所述料筒上部侧面设置进料口，优选的，所述进料口安装单向逆止阀。

所述柱塞杆底部、料筒、喷丝板之间形成一封闭腔，所述环形集束风冷装置配置在所述喷丝板喷丝口的正下方，通过支架固定在纺丝部件支架上。所述加热甬道位于所述环形集束风冷装置的侧下方，所述牵引导向装置配置在所述环形集束风冷装置、加热甬道和络筒收丝装置之间，所述络筒收丝装置用于收卷纺丝。