[發(fā)明專利]一種用于生產(chǎn)連續(xù)碳纖維的浸液機

有效

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• 申請日: 2010-09-17
• 公開（公告）號: CN101967735A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設計）人: 王浩靜;范立東;劉福杰;王紅飛;李福平;程璐
• 申請（專利權(quán)）人: 西安航科等離子體科技有限公司
• 主分類號: D06B3/02
• 分類號: D06B3/02;D06B23/14;D06B23/20;D01F9/12
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

技術領域

本發(fā)明屬于新型材料生產(chǎn)領域，涉及一種碳纖維生產(chǎn)設備，具體地說是一種用于生產(chǎn)連續(xù)碳纖維的浸液機。

背景技術

碳纖維是一種新型非金屬材料，具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、抗蠕變、低熱膨脹、高導電和導熱、自潤滑等一系列優(yōu)異性能；而且作為纖維還具有柔軟性和可編、可紡織性，被廣泛應用于航天航空、國防軍事等尖端領域以及高級體育用品、醫(yī)療器械等民用工業(yè)，成為先進復合材料的主要增強體之一，被譽為21世紀中最有生命力的新型材料。

從上世紀五十年代碳纖維開始崛起，其應用的領域越來越廣泛。隨著科學技術的發(fā)展，對碳纖維性能的要求也越來越高。按照制備原料的不同，可把碳纖維分為聚丙烯腈(PAN)基、瀝青基、黏膠基、纖維素基、聚乙烯基等很多種碳纖維，其中能用于制備高性能碳纖維且已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的則只有聚丙烯腈基、瀝青基和黏膠基纖維。這三種碳纖維中又以聚丙烯腈基碳纖維的綜合性能最好，其產(chǎn)量占碳纖維生產(chǎn)總量的90％以上，得到了大力發(fā)展。日本東麗公司在PAN基碳纖維生產(chǎn)方面具有相當強的實力，其碳纖維的性能也足以代表全球PAN基碳纖維的性能水平。PAN碳纖維按照其力學性能可分為高強型T系列(如T300、T700、T800、T1000等)、高模型M系列(如M30、M40、M46、M50、M60等)和高強高模型MJ系列(如M40J、M55J、M60J、M70J等)等三類碳纖維，上述碳纖維主要通過不同的原料和工藝制得。目前，高模量碳纖維的實際模量已達到理論值的67.7％，而在高強度碳纖維方面，代表世界高強度碳纖維最高水平的T1000碳纖維的抗拉強度為7.02GPa，僅為理論值的3.9％，因此碳纖維在抗拉強度方面還具有相當大的提升空間。

為了提高碳纖維的抗拉強度，國內(nèi)外專家學者除了采用細旦化、均質(zhì)化等措施外，還采用合適的化學試劑(如采用CuCl、C₆H₅COOH、KMnO₄、CoCl₂、NiSO₄、硫酸羥胺、聚乙二醇等有機物或無機物)對PAN基纖維進行化學改性，在一定程度上提高了最終碳纖維的力學性能。在上述化學改性過程中，一般采用傳統(tǒng)的浸漬方式，如圖1所示，浸漬設備包括浸液槽3以及多個傳動輥23，纖維18需要通過傳動輥浸漬到循環(huán)液中，雖然這個設備也能完成纖維的浸漬，但是增加了纖維表面的機械損傷，同時設備復雜、加工制造成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的浸漬設備增加了纖維表面機械損傷的技術問題，本發(fā)明提供一種用于連續(xù)生產(chǎn)碳纖維的浸液機，該浸液機可實現(xiàn)碳纖維連續(xù)化生產(chǎn)過程中的化學改性、洗滌等處理工藝，具有對纖維無機械損傷、設備結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、處理效果好、處理效率高優(yōu)點。

本發(fā)明的技術解決方案：

一種用于生產(chǎn)連續(xù)碳纖維的浸液機，其特殊之處在于：包括浸液槽3、儲液槽2以及循環(huán)泵21，所述浸液槽3位于儲液槽2上方，所述浸液槽入口19通過循環(huán)泵21與儲液槽出口7連接，所述浸液槽3上與纖維運行方向垂直的兩個槽壁上分別設置有下凹的溢流口20，所述浸液槽中3的循環(huán)液5通過溢流口20流入儲液槽2。

上述浸液槽3的底部設置有與浸液槽入口19連接的液體分布管13，所述液體分布管13的上方設置有液體分布板12，所述浸液槽3的上端面設置有蓋板15。

上述浸液槽設置有穩(wěn)流板14，所述穩(wěn)流板14的高度低于溢流口20。

上述浸液槽3兩端的溢流口20下方分別設置有過濾裝置4。

上述儲液槽2上方設置有支撐板6，所述浸液槽3設置在支撐板6上，所述浸液槽3和支撐板6之間設置有高度調(diào)節(jié)裝置；所述高度調(diào)節(jié)裝置包括設置在浸液槽3底部的定位塊9以及設置在支撐板6上且與定位塊9連接的高度調(diào)節(jié)器10。

本發(fā)明所具有的優(yōu)點：

1、本發(fā)明的浸液機基于流體的溢流堰技術，憑借流體自身流量形成具有一定高度的流體空間，纖維在后續(xù)工序牽引力的作用下從流體空間連續(xù)通過，可實現(xiàn)碳纖維連續(xù)化生產(chǎn)過程中的化學改性、洗滌等浸漬處理工藝。與傳統(tǒng)浸漬工藝設備相比，由于其無需傳動裝置，因此具有對預處理纖維無機械損傷、加工制造成本低、處理效果好、處理效率高、設備結(jié)構(gòu)簡單、日常操作與維護方便的優(yōu)點。

2、本發(fā)明由于在預處理纖維運行方向循環(huán)液具有一定的流速，可提高纖維表面與循環(huán)液界面之間的擴散系數(shù)，進而可縮短處理時間、提高處理效率。