[发明专利]一种能够消除静电的碳纤维生产工艺

说明书

本发明公开了一种能够消除静电的碳纤维生产工艺，其特征在于：所述生产工艺包含以下步骤：将聚合反应得到的原料聚合物进行湿法纺丝得到原丝；将季铵盐溶于水，配置成质量浓度0.1~1%wt的溶液，均匀涂布至原丝上；将上一步出来的原丝经干燥设备内干燥，消除原丝中含有的水分；预氧化；低温炭化；高温炭化；表面处理；上浆；收丝。该能够消除静电的碳纤维生产工艺，能够保证去除静电影响，同时有利于保证避免原丝发生解取向，能够保证氧化碳化后的原丝强度，保证碳纤维质量。

技术领域

本发明涉及碳纤维生产技术领域，具体为一种能够消除静电的碳纤维生产工艺。

背景技术

碳纤维是一种的高强度高模量纤维，具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，耐高温居所有化纤之首，是一种功能强大的优良材料，其备过程是一个涉及聚合、纺丝、预氧化、碳化和后处理等多道复杂工艺且前后高度关联的系统工程。

静电是由物体间的相互摩擦或感应而产生的，碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为长丝、短纤维和短切纤；在生产过程中，原丝在经过放丝和预氧化工序时，经与放丝机放卷和各个导辊以及几个预氧化炉导轮机组的导辊之间的摩擦，以及炉内热循环风与丝束的摩擦，都会产生大量的静电荷，不利于保证避免原丝发生分解取向，不能够保证氧化碳化后的原丝强度，不利于保证碳纤维质量。

现有的碳纤维生产中的除静电大都依赖专用的除静电设备，例如CN103484975A、CN200949124Y、CN203474980U等等，增加了设备的投入成本，且在一条生产线上需要设置多个除静电设备才能起到良好的除静电效果，增加了生产线的占地面积和维护成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够消除静电的碳纤维生产工艺，以解决上述背景技术提出的目前的碳纤维生产工艺，在进行碳纤维的生产过程中，不能够保证去除静电影响，同时不利于保证避免原丝发生解取向，不能够保证氧化碳化后的原丝强度，不利于保证碳纤维质量的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种能够消除静电的碳纤维生产工艺，其特征在于：所述生产工艺包含以下步骤：

(1)熔融抽丝，将聚合反应得到的原料聚合物进行湿法纺丝得到原丝；所述原料聚合物由1～2％wt衣康酸、0.1～5％wt苯乙烯磺酸，余量为丙烯腈作为共聚单体进行聚合得到；

(2)将季铵盐溶于水，配置成质量浓度0.1～1％wt的溶液，均匀涂布至原丝上；

(3)初干燥，将步骤(2)得到的原丝经干燥设备内干燥，消除原丝表面及内部含有的水分；

(4)预氧化，将干燥后的原丝连同原丝送入预氧化炉中进行预氧化，对原丝两端牵引保持涨紧状态，牵伸率为2～10％，最终形成预氧丝；

(5)低温炭化，将预氧丝在惰性气体或真空状态中于400～600℃下恒温热处理，过程中对原丝两端施加牵伸力保持涨紧状态；

(6)高温炭化，将预氧丝在惰性气体或真空状态中热处理，过程中对原丝两端施加牵伸力保持涨紧状态；

(7)表面处理，将炭化丝进行表面处理，表面处理后水洗清洁，而后再烘干；

(8)上浆，采用浸渍法使每根碳纤维单丝均匀上浆；

(9)收丝，将干燥后的碳纤维收集收卷。

优选的，所述步骤(1)中所述原料聚合物由1～2％wt衣康酸、0.5～1％wt苯乙烯磺酸，余量为丙烯腈作为共聚单体进行聚合。

优选的，所述步骤(2)中季铵盐为烷基链为短链或烷基链中含有醇醚或醚酯结构的单季铵盐、双季铵盐、三季铵盐、多季铵盐或超支化季铵盐中的一种或多种组合。