[發(fā)明專利]同步輻射原位在線纖維紡絲設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110173600.4
• 申請(qǐng)日: 2011-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN102230234A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李秀宏;邊風(fēng)剛;柳義;李志軍;王玉柱;周平;王劼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所
• 主分類號(hào): D01D13/00
• 分類號(hào): D01D13/00;D01D5/06
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 薛琦;朱水平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及纖維紡絲設(shè)備，特別是涉及一種應(yīng)用于同步輻射的原位在線纖維紡絲設(shè)備。

背景技術(shù)

纖維材料是一類與國民經(jīng)濟(jì)和國防安全密切相關(guān)的戰(zhàn)略性關(guān)鍵材料。纖維材料在戰(zhàn)略核武器和新一代戰(zhàn)機(jī)等先進(jìn)武器裝備以及新型衛(wèi)星、飛船等國防高技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，同時(shí)，纖維材料在能源工業(yè)、土木建筑、交通運(yùn)輸、海洋工程等國民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)領(lǐng)域及體育娛樂用品上均起著重要的作用。高性能纖維及復(fù)合材料作為新材料和戰(zhàn)略材料，已成為國家“十二五”期間戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)之一，得到了黨中央和國務(wù)院主要領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。以碳纖維為例，優(yōu)質(zhì)的碳纖維原絲是生產(chǎn)高性能碳纖維的前提，碳纖維性能由PAN原絲的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及其向碳纖維轉(zhuǎn)化過程中微觀結(jié)構(gòu)的演變所決定，原絲結(jié)構(gòu)致密化和組織細(xì)晶化是影響原絲和碳纖維質(zhì)量的關(guān)鍵，而高分子量共聚物是實(shí)現(xiàn)原絲結(jié)構(gòu)致密化和組織細(xì)晶化的基礎(chǔ)。碳纖維及原絲中存在許多結(jié)構(gòu)缺陷，如纖維中的雜質(zhì)或氣泡、皮芯結(jié)構(gòu)、孔洞等，這些缺陷嚴(yán)重影響碳纖維及其原絲的性能。碳纖維缺陷的90％左右屬于先天性結(jié)構(gòu)缺陷，即由碳纖維原絲的組織結(jié)構(gòu)“遺傳”或“轉(zhuǎn)化”而形成的。而這些缺陷產(chǎn)生的根源主要是來自紡絲成形過程。

由于纖維復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)其結(jié)構(gòu)的表征技術(shù)和結(jié)構(gòu)的原位檢測一直以來是研究重點(diǎn)。現(xiàn)有的高性能纖維的紡絲工藝設(shè)計(jì)，通常是在生產(chǎn)線開車前經(jīng)反復(fù)調(diào)試后才確定的，這樣不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力、調(diào)試周期長，而且缺乏對(duì)纖維紡絲過程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)探測，導(dǎo)致纖維的質(zhì)量得不到保證。為了快速有效地找到纖維紡絲過程中最理想的工藝參數(shù)，需要對(duì)大量的纖維以及纖維的不同位點(diǎn)進(jìn)行全面的結(jié)構(gòu)分析和表征，因此，發(fā)展基于同步輻射的高性能纖維材料的原位實(shí)時(shí)研究裝置至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題和目的是改進(jìn)纖維紡絲過程中的工藝參數(shù)及解決紡絲過程中遇到的質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，研究纖維在紡絲過程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)的演變過程，闡明纖維原絲內(nèi)部的缺陷與紡絲工藝條件之間的關(guān)聯(lián)，尋找影響高性能纖維結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)，以提升高性能纖維工藝優(yōu)化的效率，找到控制纖維原絲內(nèi)缺陷的途徑，為提高纖維制備過程中的質(zhì)量穩(wěn)定性提供依據(jù)和指導(dǎo)，提供一種同步輻射原位纖維紡絲設(shè)備。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：

一種纖維紡絲設(shè)備，包括凝固浴槽，其特點(diǎn)在于：所述設(shè)備還包括一移動(dòng)平臺(tái)，所述移動(dòng)平臺(tái)包括平臺(tái)支架、機(jī)座、上下平移電機(jī)、左右平移電機(jī)、上下固定件和設(shè)置于其上的上下傳動(dòng)螺紋孔、左右固定件和設(shè)置于其上的左右傳動(dòng)螺紋孔、同步帶輪、導(dǎo)軌和固定在平臺(tái)支架上的上下傳動(dòng)絲杠和左右傳動(dòng)絲杠，所述凝固浴槽和機(jī)座固定在導(dǎo)軌上，所述上下傳動(dòng)絲杠通過上下固定件支撐，頂端與導(dǎo)軌相抵，所述上下平移電機(jī)通過同步帶輪旋轉(zhuǎn)上下傳動(dòng)絲杠，支撐導(dǎo)軌進(jìn)行上下移動(dòng)；所述左右平移電機(jī)平行地固定在導(dǎo)軌上，驅(qū)動(dòng)左右平移絲杠旋轉(zhuǎn)，左右平移絲杠借助左右傳動(dòng)螺紋孔帶動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)平臺(tái)支架左右移動(dòng)。

較佳地，所述凝固浴槽上有至少一個(gè)通光孔。

較佳地，所述凝固浴槽呈形，包括由前、后、兩側(cè)及底板相連圍成的槽體，所述的兩側(cè)板上各設(shè)置有一個(gè)冷卻水進(jìn)口管。

較佳地，所述凝固浴槽下凹部分及凝固浴槽水平部分放置有多個(gè)繞絲器。

較佳地，所述設(shè)備還包括一個(gè)液壓輔助支撐裝置，所述平臺(tái)支架通過所述液壓輔助支撐裝置支撐所述導(dǎo)軌的端部。

較佳地，所述設(shè)備還包括一個(gè)彈性輔助支撐裝置，所述平臺(tái)支架通過所述彈性輔助支撐裝置支撐所述導(dǎo)軌的端部。

較佳地，所述設(shè)備還包括一個(gè)設(shè)置于機(jī)座上的計(jì)量泵和一個(gè)設(shè)置于凝固浴槽后方的卷繞輥，所述計(jì)量泵和卷繞輥的變頻電機(jī)通過外接的計(jì)算機(jī)來控制。

較佳地，所述設(shè)備還包括一加熱系統(tǒng)和一脫泡釜，所述加熱系統(tǒng)包括一個(gè)加熱帶，所述加熱帶均勻纏繞在脫泡釜上。

較佳地，所述導(dǎo)軌和機(jī)座由鋁型材制成。

本發(fā)明中，上述優(yōu)選條件在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)施例。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)本裝置真實(shí)地模擬工業(yè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程，其結(jié)構(gòu)合理，操作方便；

2)本裝置使用范圍寬，可以應(yīng)用于多種能采用濕法紡絲或干-濕法紡絲的纖維制備過程進(jìn)行原位跟蹤；本裝置可用于SAXS(小角X射線散射)、XRD(X射線衍射)、XAFS(X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜)等同步輻射裝置的探測研究；

3)本裝置與同步輻射裝置配合使用，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地原位研究各關(guān)鍵工序中的纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性及演變規(guī)律，為提高纖維的性能、保證纖維產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性提供有利的技術(shù)支持。