[實用新型]聚丙烯腈紡絲液制備中充氨裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520634553.2
• 申請日: 2015-08-21
• 公開（公告）號: CN205024370U
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王煒;徐顯亮;張大勇;王文義;叢宗杰;郝沛沛
• 申請（專利權(quán)）人: 威海拓展纖維有限公司
• 主分類號: D01F9/22
• 分類號: D01F9/22;D01F9/32
• 代理公司: 威?？菩菍＠聞?wù)所 37202
• 代理人: 鮑光明

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種高分子材料的制備領(lǐng)域，具體地說是一種聚丙烯腈紡絲液制備中充氨裝置。

背景技術(shù)

目前，碳纖維是一種性能優(yōu)異的材料，具有強(qiáng)度高、模量高、耐高溫、耐燒蝕等一系列顯著的優(yōu)點。目前已被廣泛的應(yīng)用于航空、航天、交通運(yùn)輸及體育休閑等各個領(lǐng)域，是航空航天裝備、交通工具等向輕質(zhì)化、高性能和高可靠性發(fā)展的重要物質(zhì)保障和技術(shù)推動力。

要得到優(yōu)質(zhì)的碳纖維，優(yōu)質(zhì)的原絲是關(guān)鍵。因此，要想全面提高我國碳纖維的生產(chǎn)水平，首先必須提高原絲的生產(chǎn)水平。原絲的生產(chǎn)過程中，紡絲液的生產(chǎn)是很重要的一步，而充氨又是生產(chǎn)紡絲液的一個重要步驟，充氨過程使紡絲液氨化，氨化后的紡絲液具有更好的親水性、能夠更好的抑制凝固相分離過程中水的擴(kuò)散速度、并有助于終止聚合反應(yīng)。充氨的量也有一定的范圍，一般對充氨的量有兩個質(zhì)量指標(biāo)，一是使羧基氨化量為20%左右，二是使聚合液的pH值控制在8～10，最好控制在8.5～9.5之間。若充氨量過高，會對紡絲液有增稠效果，而且過量的氨氣隨時會逸出，使紡絲液不穩(wěn)定，直接影響紡絲效果，所以嚴(yán)格控制充氨量是穩(wěn)定氨化效果的前提。

一般在生產(chǎn)碳纖維紡絲液中采用在聚合反應(yīng)末期一次性充氨來達(dá)到氨化效果，充氨的量根據(jù)反應(yīng)釜中的物料量來確定。充氨位置是在聚合釜內(nèi)，充氨時間是在聚合反應(yīng)末期。根據(jù)聚合物料量計算所需氨氣的量，利用稱重的方式一次性充氨。這是一種生產(chǎn)碳纖維廣泛使用的充氨方式，主要存在的缺點：聚合釜內(nèi)溫度過高，充氨后氨氣與物料迅速反應(yīng)，可能造成小范圍凝膠顆粒的產(chǎn)生；聚合釜內(nèi)一次性充氨，氨氣攪拌不均勻；聚合釜內(nèi)物料太多，氨氣的量無法做到精確計量。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種聚丙烯腈紡絲液制備中充氨裝置，聚丙烯腈紡絲液pH值穩(wěn)定，在紡絲液管道上充氨，物料經(jīng)紡絲液儲罐冷卻后溫度較低，有利于氨氣的溶解及羧基轉(zhuǎn)化為銨鹽，并且由于管道空間較小及加裝靜態(tài)混合器，有利于氨氣與物料的均勻混合，使得制備的聚丙烯腈紡絲液性能較好，批次穩(wěn)定性提高。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種聚丙烯腈紡絲液制備中充氨裝置，設(shè)有聚合釜，聚合釜的物料輸出管道與紡絲液儲罐的入料口相連通，其特征在于，在紡絲液儲罐通向脫泡釜管道上安裝有紡絲液輸送泵及紡絲液流量計，在紡絲液流量計后端安裝氨氣入口，氨氣入口前端安裝有氨氣流量計及氨氣調(diào)節(jié)閥，在氨氣入口后端與脫泡釜入料口之間的管道上安裝靜態(tài)混合器。

本實用新型還可通過如下措施來實現(xiàn)：氨氣入口直徑設(shè)計在1mm以下。

本實用新型的有益效果是，聚丙烯腈紡絲液pH值穩(wěn)定，在紡絲液管道上充氨，物料經(jīng)紡絲液儲罐冷卻后溫度較低，有利于氨氣的溶解及羧基轉(zhuǎn)化為銨鹽，并且由于管道空間較小及加裝靜態(tài)混合器，有利于氨氣與物料的均勻混合，使得制備的聚丙烯腈紡絲液性能較好，批次穩(wěn)定性提高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1.紡絲液輸送泵，2.紡絲液流量計，3.氨氣調(diào)節(jié)閥，4.氨氣流量計，5.靜態(tài)混合器，6.脫泡釜，7.聚合釜，8.紡絲液儲罐。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型聚合釜7的物料輸出管道與紡絲液儲罐8的入料口相連通，在紡絲液儲罐8通向脫泡釜6管道上安裝紡絲液流量計2，用于精確計量紡絲液的量，根據(jù)紡絲液的流量調(diào)控氨氣的流量。在紡絲液流量計2前有紡絲液輸送泵1，設(shè)置紡絲液流量計2控制紡絲液輸送泵1的頻率，使紡絲液的流量在長時間內(nèi)保持恒定。在紡絲液流量計2后增設(shè)氨氣入口，并安裝氨氣流量計4及氨氣調(diào)節(jié)閥3控制充氨的量。根據(jù)紡絲液的流量計算需要氨氣的量，在正常生產(chǎn)時，氨氣的流量為固定值。為防止管道上壓力過大造成紡絲液堵塞氨氣入口，影響氨氣壓力，造成充氨量的變化，氨氣入口直徑設(shè)計在1mm以下。在氨氣入口之后安裝靜態(tài)混合器5，使氨氣與紡絲液充分混合后進(jìn)入脫泡釜6，氨氣與紡絲液在靜態(tài)混合器5內(nèi)充分混合，防止由于氨氣不均勻造成微小絮凝的產(chǎn)生，并且多余的氨氣在脫泡釜6中的甩盤及負(fù)壓條件下從紡絲液中抽離出來，減少對紡絲線凝固浴的影響。

本實用新型的工作原理是：在制備聚丙烯腈紡絲液時，氨化是非常重要的一個步驟，氨化使紡絲液由弱酸性變?yōu)橹袕?qiáng)堿性，氨化后凝固絲條截面更易為圓形，氨化的原絲取向度、相對密度及碳纖維拉伸強(qiáng)度都比未氨化的高。但是在生產(chǎn)過程中，充氨的位置及方式對氨化的效果有很大的影響，在管道上精確計量充氨，有利于氨氣與紡絲液的充分混合，提高聚丙烯腈紡絲液pH值的穩(wěn)定性。