[發(fā)明專利]用于紡絲的熱水牽伸槽及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410582250.0
• 申請(qǐng)日: 2014-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN105624809B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王賀團(tuán);李磊;沈志剛;趙微微;肖士潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號(hào): D01D5/06
• 分類號(hào): D01D5/06;D01D5/12;D01D5/096;D01D13/02;D01D10/00
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本發(fā)明涉及一種用于紡絲的熱水牽伸槽，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的熱水牽伸槽內(nèi)氣泡的擾動(dòng)，溫度場不均勻造成原絲毛絲多、斷絲多、原絲纏輥的問題。本發(fā)明采用一種熱水牽伸槽，包括孔眼板、至少兩個(gè)孔眼板支架、主體槽體、主體槽體的夾層填充物、加熱介質(zhì)的出口、加熱盤管和加熱介質(zhì)的進(jìn)口；其中，孔眼板支架放置在主體槽體內(nèi)，孔眼板放置在孔眼板支架上，加熱介質(zhì)通過加熱介質(zhì)的進(jìn)口和加熱介質(zhì)的出口進(jìn)出加熱盤管的技術(shù)方案較好地解決了該問題，可用于涉及熱水牽伸工藝的聚丙烯腈原絲的生產(chǎn)過程中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)聚丙烯腈基碳纖維原絲的紡絲設(shè)備，具體來說是一種涉及熱水牽伸工藝的熱水牽伸槽。

背景技術(shù)

PAN基碳纖維是一種人工合成的無機(jī)纖維。它是由丙烯腈和共聚單體，經(jīng)過聚合、紡絲、預(yù)氧化和碳化等一系列工藝處理后得到的纖維狀聚合物。紡絲過程中PAN分子主要發(fā)生物理變化，形成白色的纖維狀原絲，預(yù)氧化過程中，PAN原絲逐漸演變成某種耐熱的含氧結(jié)構(gòu)，經(jīng)碳化后，得到含碳量極高的碳纖維。由于碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫和耐化學(xué)腐蝕等性能，因此它的應(yīng)用領(lǐng)域及其廣泛。

聚丙烯腈原絲的制備涉及原液的制備和原液的紡絲兩個(gè)大過程，其中原液的制備包括聚合，脫單和脫泡三道道工序，原液的紡絲包括原液的過濾、計(jì)量、凝固、熱水牽伸、水洗、上油、干燥致密化蒸汽牽伸、熱定型和卷繞等十幾道工序。如上所述，原絲的制備用到的牽伸工藝有熱水牽伸和飽和水蒸汽牽伸，牽伸工序是實(shí)現(xiàn)原絲細(xì)旦化和高強(qiáng)化的必然選擇。優(yōu)質(zhì)PAN原絲是制造高性能碳纖維的首要必備條件，也是影響碳纖維質(zhì)量最關(guān)鍵的因素之一。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)PAN原絲對(duì)紡絲設(shè)備和工藝提出了很高的要求，尤其是對(duì)工藝參數(shù)的要求尤其嚴(yán)苛。

熱水是實(shí)現(xiàn)聚丙烯腈原絲熱水牽伸的重要介質(zhì)，其主要是原絲在溫度接近沸水的的熱水里面實(shí)現(xiàn)高倍牽伸的工序。傳統(tǒng)的熱水牽伸槽，加熱盤管位于牽伸槽的底部，孔眼板與盤管幾乎接觸，位于盤管的正上部，加熱介質(zhì)為6公斤及以上的飽和蒸汽。這樣的結(jié)構(gòu)，使得盤管和水的換熱劇烈，致使盤管表面急劇形成氣泡，氣泡通過孔眼板的孔眼和孔眼板兩側(cè)的空隙，擴(kuò)散至原絲附近，引起原絲產(chǎn)生毛絲、斷絲和纏輥現(xiàn)象，影響正常紡絲。

傳統(tǒng)濕法紡絲生產(chǎn)PAN原絲的過程中，所用的凝固浴槽主要由主體槽體、分配板和溢流板組成，其中溢流板為實(shí)心無孔鋼板。該種結(jié)構(gòu)的凝固浴槽，在凝固液循環(huán)的過程中，上層流體更新的速度快，中層流體更新的速度慢，下層流體幾乎不更新，造成了溫度場和濃度場在高度方向上的不均勻性。最嚴(yán)重情況下，在噴絲板豎直方向3cm(約等于噴絲板的直徑)的間隔下，凝固液溫度的上下差距在5～7℃；凝固液濃度的上下差距在0.5％以上。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來的溫度場和濃度場的不均勻性，會(huì)引起在高度方向上不同位置成形后的初生纖維結(jié)構(gòu)和性能的差異性，由此遺傳下去，造成原絲毛絲增多，斷頭率變高，CV值變大。

專利CN201120356835公開了一種熱水牽伸箱，包括：機(jī)架和熱水箱體。熱水箱體內(nèi)設(shè)有拉伸箱、加熱箱，所述拉伸箱和加熱箱之間通過一熱水循環(huán)路線循環(huán)聯(lián)通。通過上述方式，該使用新型能夠通過熱水在兩個(gè)箱體之間循環(huán)工作，合理的利用了工作空間，提高了熱效率，使水溫更加均勻地利于塑料單絲的拉伸。該專利中沒有提及熱水牽伸箱工作的溫度范圍。在接近沸水溫度的熱水牽伸過程中，就沸水產(chǎn)生的氣泡對(duì)纖維拉伸的擾動(dòng)影響的弊端，該專利沒有提出解決方法。另外，該專利也沒有就熱水牽伸箱是否適合聚丙烯腈纖維的熱水牽伸作出具體的說明。本專利即是基于以上問題提出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有技術(shù)中存在的熱水牽伸槽內(nèi)氣泡對(duì)聚丙烯腈原絲的擾動(dòng)，溫度場不均勻和原絲毛絲多，斷絲多和原絲纏輥的問題，提供了一種用于生產(chǎn)聚丙烯腈基碳纖維原絲的熱水牽伸槽，該熱水牽伸槽具有減少槽內(nèi)氣泡對(duì)原絲的擾動(dòng)，提高槽內(nèi)溫度場的均勻性和消除纖維毛絲多，斷絲多、原絲纏輥現(xiàn)象的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種解決技術(shù)問題之一所述的用于紡絲的熱水牽伸槽的制備方法。