均质化处理装置和方法、及聚丙烯腈基碳纤维的制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术是关于一种均质化处理装置和方法、及聚丙烯腈基碳纤维的制备方法，涉及碳纤维技术领域。主要采用的技术方案为：一种均质化处理装置，用于在对聚丙烯腈纤维进行预氧化处理的步骤之前，对聚丙烯腈纤维进行均质化处理，其中，均质化处理装置包括喷淋装置、干燥预热装置。喷淋装置用于将水喷淋在聚丙烯腈纤维的表面上。干燥预热装置用于对喷淋处理后的聚丙烯腈纤维进行干燥预热处理，并使聚丙烯腈纤维保留设定的含水率。聚丙烯腈纤维在传动装置的牵引作用下，先经过喷淋装置进行喷淋处理、再经过干燥预热装置进行干燥预热处理。本发明专利技术主要通过控制聚丙烯腈纤维的含水率，降低聚丙烯腈纤维的含水率离散系数，对聚丙烯腈纤维进行连续均质化处理。

【技术实现步骤摘要】
均质化处理装置和方法、及聚丙烯腈基碳纤维的制备方法
本专利技术涉及一种碳纤维
，特别是涉及一种均质化处理装置和方法、及聚丙烯腈基碳纤维的制备方法。
技术介绍
聚丙烯腈基碳纤维是含碳量高于90％的无机高分子纤维。它广泛应用于航空航天，轨道交通，风力发电，体育器械等领域。聚丙烯腈基碳纤维的制备工艺包括：制备聚丙烯腈纤维(在此的聚丙烯腈纤维指的是聚丙烯腈基碳纤维的前驱体，本领域技术人员也称为“原丝”)、对聚丙烯腈纤维依次进行预氧化、碳化、表面处理、上浆等操作，得到聚丙烯腈基碳纤维。目前，对聚丙烯腈纤维进行预氧化工艺主要流程为：聚丙烯腈纤维在退丝纱架的张力控制下，经过传动罗拉，直接送入氧化炉中进行预氧化。现有相关技术在聚丙烯腈纤维的退丝步骤和对聚丙烯腈纤维进行预氧化的步骤之间增设了预热步骤，以对聚丙烯腈纤维进行脱水去油，减少了水和油剂对预氧炉的污染。但是，本专利技术的专利技术人发现现有的聚丙烯腈基碳纤维制备工艺至少存在如下问题：聚丙烯腈纤维进入氧化炉前，不同工位的聚丙烯腈纤维的含水率差别较大，导致在预氧化过程中不同工位的聚丙烯腈纤维的环化反应程度不一致，进而使得不同工位的聚丙烯腈基碳纤维力学性能的离散系数偏差较大。同时，现有技术对聚丙烯腈纤维进行连续均质化处理的研究较少。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种均质化处理装置和方法、及聚丙烯腈基碳纤维的制备方法，主要目的是：在聚丙烯腈纤维进行预氧化处理之前，能降低不同工位的聚丙烯腈纤维的含水率离散系数。在此需要说明的是，本专利技术中的术语“聚丙烯腈纤维”指的是聚丙烯腈基碳纤维的前驱体，本领域技术人员俗称为“原丝”。为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：一方面，本专利技术的实施例提供一种均质化处理装置，用于在聚丙烯腈纤维的退丝步骤之后、对聚丙烯腈纤维进行预氧化的步骤之前，对聚丙烯腈纤维进行均质化处理，其中，所述均质化处理装置包括：喷淋装置，所述喷淋装置用于将水喷淋在聚丙烯腈纤维的表面上；干燥预热装置，所述干燥预热装置用于对喷淋处理后的聚丙烯腈纤维进行干燥预热处理，并使所述聚丙烯腈纤维保留设定的含水率；其中，聚丙烯腈纤维在传动装置的牵引作用下，先经过所述喷淋装置进行喷淋处理、再经过所述干燥预热装置进行干燥预热处理。优选的，所述均质化处理装置还包括：张力平衡装置，用于对聚丙烯腈纤维的张力进行调节，将聚丙烯腈纤维的张力值调节为目标张力值；其中，聚丙烯腈纤维在传动装置的牵引作用下，依次经过所述喷淋装置、张力平衡装置、干燥预热装置；或聚丙烯腈纤维在传动装置的牵引作用下，依次经过所述张力平衡装置、喷淋装置、干燥预热装置。优选的，所述喷淋装置包括喷淋管路和喷淋头；其中，所述喷淋头与所述喷淋管路连接，用于将水喷洒在经过所述喷淋装置的聚丙烯腈纤维的表面上；优选的，所述喷淋装置还包括水槽；其中，所述水槽位于所述喷淋头的下方；聚丙烯腈纤维在传动装置的牵引作用下，从所述喷淋头和水槽之间经过所述喷淋装置。优选的，所述干燥预热装置包括多个干燥热辊；其中，聚丙烯腈纤维在传动装置的牵引作用下，依次经过所述干燥预热装置中的多个干燥热辊；优选的，所述均质化处理装置还包括排废罩，用于将聚丙烯腈纤维在干燥预热时产生的水汽排至室外；优选的，所述干燥热辊的温度调节范围为50-200℃。优选的，所述张力平衡装置包括：第一导向罗拉、张力调节罗拉、第二导向罗拉及调节装置；其中，聚丙烯腈纤维在传动装置的牵引作用下，依次经过第一导向罗拉、张力调节罗拉、第二导向罗拉；水平运行的聚丙烯腈纤维经所述第一导向罗拉的导向后，纵向向下运行；纵向向下运行的聚丙烯腈纤维经所述张力调节罗拉的导向后，纵向向上运行；纵向向上运行的聚丙烯腈纤维经所述第二导向罗拉的导向后，水平运行；所述调节装置用于调节所述张力调节罗拉在纵向方向上的位置，以对聚丙烯腈纤维的张力进行调节；优选的，所述张力平衡装置的张力调节范围为50-2000cN。优选的，所述调节装置包括传动带、水箱及重物；其中，所述重物安置在所述水箱中；所述传动带的一端与所述张力调节罗拉连接，传动带向上延伸且传动带的另一端经导向结构的导向后与所述重物连接；其中，通过调节所述水箱中的储水量来调节所述重物受力平衡时所处的位置，进而调节所述张力调节罗拉在纵向方向上的位置；或所述调节装置包括驱动机构，其中，所述驱动机构与所述张力调节罗拉连接，通过驱动所述张力调节罗拉上移或下移动，来调节所述张力调节罗拉在纵向方向上的位置；优选的，所述驱动机构包括气缸。另一方面，本专利技术实施例提供一种均质化处理方法，其中，用于在聚丙烯腈纤维的退丝步骤之后、对聚丙烯腈纤维进行预氧化的步骤之前，对聚丙烯腈纤维进行均质化处理，其中，所述均质化处理方法包括如下步骤：水喷淋：对聚丙烯腈纤维进行水喷淋处理，以使所述聚丙烯腈纤维的表面附着水；干燥预热：对喷淋处理后的聚丙烯腈纤维进行干燥预热处理，以对聚丙烯腈纤维进行干燥，并使所述聚丙烯腈纤维保留设定的含水率。优选的，所述均质化处理的步骤还包括：张力平衡：对聚丙烯腈纤维进行张力调节，以将聚丙烯腈纤维的张力调节为目标值；其中，所述张力平衡的步骤在所述水喷淋的步骤之后、所干燥预热的步骤之前进行；或所述张力平衡的步骤在所述水喷淋的步骤之前进行。优选的，通过上述任一项所述的均质化处理装置，对聚丙烯腈纤维进行均质化处理。优选的，当所述均质化处理装置包括张力平衡装置，且所述张力平衡装置包括第一导向罗拉、张力调节罗拉、第二导向罗拉及调节装置时：若聚丙烯腈纤维的张力值小于目标张力值，则在聚丙烯腈纤维经过所述张力平衡装置时，通过所述调节装置使所述张力调节罗拉纵向下移第一设定距离；若聚丙烯腈纤维的张力值大于目标张力值，则在聚丙烯腈纤维经过所述张力平衡装置时，通过所述调节装置使所述张力调节罗拉纵向上升第二设定距离。再一方面，本专利技术实施例提供一种聚丙烯腈基碳纤维的制备方法，在聚丙烯腈基碳纤维制备过程中的聚丙烯腈纤维的退丝步骤之后、对聚丙烯腈纤维进行预氧化的步骤之前，还包括：对聚丙烯腈纤维进行均质化处理的步骤；其中，采用上述任一项所述的均质化处理装置对聚丙烯腈纤维进行均质化处理；和/或采用上述任一项所述的均质化处理方法对聚丙烯腈纤维进行均质化处理。与现有技术相比，本专利技术的均质化处理装置和方法、及聚丙烯腈基碳纤维的制备方法至少具有下列有益效果：一方面，本专利技术实施例提供的均质化处理装置及方法，通过喷淋装置使聚丙烯腈纤维的表面均匀附着一定量的水，可以减少纤维静电作用产生的毛丝。然后，通过干燥预热装置将对聚丙烯腈纤维进行干燥，同时控制聚丙烯腈纤维保留一定的含水率，以对聚丙烯腈纤维起到含水均质化作用。进一步地，本专利技术实施例提供的均质化处理装置及方法，通过张力平衡装置对聚丙烯腈纤维的张力进行调节，使不同工位的聚丙烯腈纤维的张力保持一致，最后在干燥热辊的作用下，对原丝起到含水均质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种均质化处理装置，用于在聚丙烯腈纤维的退丝步骤之后、对聚丙烯腈纤维进行预氧化的步骤之前，对聚丙烯腈纤维进行均质化处理，其特征在于，所述均质化处理装置包括：/n喷淋装置，所述喷淋装置用于将水喷淋在聚丙烯腈纤维的表面上；/n干燥预热装置，所述干燥预热装置用于对喷淋处理后的聚丙烯腈纤维进行干燥预热处理，并使所述聚丙烯腈纤维保留设定的含水率；/n其中，聚丙烯腈纤维在传动装置的牵引作用下，先经过所述喷淋装置进行喷淋处理、再经过所述干燥预热装置进行干燥预热处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种均质化处理装置，用于在聚丙烯腈纤维的退丝步骤之后、对聚丙烯腈纤维进行预氧化的步骤之前，对聚丙烯腈纤维进行均质化处理，其特征在于，所述均质化处理装置包括：
喷淋装置，所述喷淋装置用于将水喷淋在聚丙烯腈纤维的表面上；
干燥预热装置，所述干燥预热装置用于对喷淋处理后的聚丙烯腈纤维进行干燥预热处理，并使所述聚丙烯腈纤维保留设定的含水率；
其中，聚丙烯腈纤维在传动装置的牵引作用下，先经过所述喷淋装置进行喷淋处理、再经过所述干燥预热装置进行干燥预热处理。


2.根据权利要求1所述的均质化处理装置，其特征在于，所述均质化处理装置还包括：
张力平衡装置，用于对聚丙烯腈纤维的张力进行调节，将聚丙烯腈纤维的张力值调节为目标张力值；
其中，聚丙烯腈纤维在传动装置的牵引作用下，依次经过所述喷淋装置、张力平衡装置、干燥预热装置；或
聚丙烯腈纤维在传动装置的牵引作用下，依次经过所述张力平衡装置、喷淋装置、干燥预热装置。


3.根据权利要求1或2所述的均质化处理装置，其特征在于，
所述喷淋装置包括喷淋管路和喷淋头；其中，所述喷淋头与所述喷淋管路连接，用于将水喷洒在经过所述喷淋装置的聚丙烯腈纤维的表面上；优选的，所述喷淋装置还包括水槽；其中，所述水槽位于所述喷淋头的下方；聚丙烯腈纤维在传动装置的牵引作用下，从所述喷淋头和水槽之间经过所述喷淋装置；和/或
所述干燥预热装置包括多个干燥热辊；其中，聚丙烯腈纤维在传动装置的牵引作用下，依次经过所述干燥预热装置中的多个干燥热辊；优选的，所述均质化处理装置还包括排废罩，用于将聚丙烯腈纤维在干燥预热时产生的水汽排至室外；优选的，所述干燥热辊的温度调节范围为50-200℃。


4.根据权利要求2所述的均质化处理装置，其特征在于，所述张力平衡装置包括：第一导向罗拉、张力调节罗拉、第二导向罗拉及调节装置；其中，
聚丙烯腈纤维在传动装置的牵引作用下，依次经过第一导向罗拉、张力调节罗拉、第二导向罗拉；水平运行的聚丙烯腈纤维经所述第一导向罗拉的导向后，纵向向下运行；纵向向下运行的聚丙烯腈纤维经所述张力调节罗拉的导向后，纵向向上运行；纵向向上运行的聚丙烯腈纤维经所述第二导向罗拉的导向后，水平运行；
所述调节装置用于调节所述张力调节罗拉在纵向方向上的位置，以对聚丙烯腈纤维的张力进行调节；
优选的，所述张力平衡装置的张力调节范围为50-2000cN。


5.根据权利要求4所述的均质化处理装置，其特征在于，
所述调节装...

【专利技术属性】
技术研发人员：常春报，郝俊杰，黄超，杨晗，王思思，段宏伟，李艳，韩笑笑，
申请(专利权)人：山西钢科碳材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14