[發(fā)明專利]一種可紡瀝青高溫離心過濾連續(xù)紡絲的方法及裝置

在審

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• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN115029801A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曲世杰;左萍萍;申文忠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所
• 主分類號: D01D5/08
• 分類號: D01D5/08;D01D1/10
• 代理公司: 太原申立德知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 孫樂

本發(fā)明公開了一種可紡瀝青高溫離心過濾連續(xù)紡絲的方法及裝置，屬于纖維材料紡絲技術(shù)領(lǐng)域。該裝置的螺桿擠出機(jī)經(jīng)第一軸承與軸的一端連接，軸的另一端與不銹鋼過濾罐連接，軸用皮帶與高速電機(jī)相連接，軸經(jīng)第二軸承與儲料釜相連接，儲料釜的底部經(jīng)閥門與柱塞泵連接，柱塞泵與熔融紡絲機(jī)連接，電磁加熱器設(shè)置在不銹鋼過濾罐外部；其方法是將可紡瀝青物料通過螺桿擠出機(jī)導(dǎo)入儲料釜中的不銹鋼過濾罐中，電磁加熱器對可紡瀝青物料進(jìn)行加熱以使其呈熔融狀，經(jīng)高速電機(jī)帶動(dòng)不銹鋼過濾罐轉(zhuǎn)動(dòng)脫除二次喹啉不溶物，甩出的精制可紡瀝青經(jīng)柱塞泵輸入至熔融紡絲機(jī)，生產(chǎn)瀝青長纖維。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于纖維材料紡絲技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種可紡瀝青高溫離心過濾連續(xù)紡絲的方法及裝置。

背景技術(shù)

炭纖維由于具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞、導(dǎo)電與導(dǎo)熱等優(yōu)良性能，是航空航天工業(yè)中不可缺少的工程材料，另在交通、機(jī)械、體育娛樂方面也有廣泛應(yīng)用。

瀝青碳纖維生產(chǎn)涉及五個(gè)工藝單元，分別是原料精制、熱縮聚、熔融紡絲、預(yù)氧化和碳化。在熱縮聚制備可紡瀝青時(shí)，通常會生成二次喹啉不溶物，這些二次喹啉不溶物通常顆粒直徑較大，在熔融紡絲過程中可能堵塞噴絲孔而導(dǎo)致出現(xiàn)斷絲。所以在熔融紡絲前，需要對可紡瀝青進(jìn)行精制處理，把二次喹啉不溶物分離出去。通常在熔融紡絲時(shí)對二次喹啉不溶物的脫除有間歇和連續(xù)兩種方式。

間歇式主要包括熱過濾和熱沉降法，但是熱沉降速度慢、耗時(shí)長，而常規(guī)熱過濾采用濾板過濾，CN 111363577 A就公開了一種煤基通用級瀝青碳纖維用可紡瀝青及其制備方法，將煤瀝青熱縮聚產(chǎn)物經(jīng)濾板過濾后制得可紡瀝青。但是濾板過濾面積小，對于工業(yè)化生產(chǎn)大量二次喹啉不溶物易在濾板上形成濾餅，導(dǎo)致壓降上升甚至堵塞濾板，而造成排料困難，在熔融紡絲中容易引起斷絲。

連續(xù)式是在熔融紡絲前段，增加一段過濾裝置，經(jīng)過濾后的可紡瀝青直接進(jìn)行熔融紡絲。通常前端也采用濾板進(jìn)行過濾，但是存在過濾面積小，而且會造成生成濾餅而堵塞，難以生產(chǎn)連續(xù)長絲；CN 102926031 A公開了一種成套通用級瀝青炭纖維的生產(chǎn)流程，采用過濾精度為10～100μm和1～10μm的一、二級盤式過濾裝置來精制可紡瀝青。但是通常盤式過濾裝置需要用水進(jìn)行反沖才能脫除雜質(zhì)，但是可紡瀝青不溶于水，也沒有任何一種溶劑可溶解可紡瀝青，因此在紡絲過程中會導(dǎo)致壓降上升，影響紡絲過程。CN202110015476.2公開了一種瀝青碳纖維用加壓熔融高速離心紡絲裝置及方法，離心紡絲噴絲口孔徑為0.4-0.7mm，采用N₂壓力和離心力作用，實(shí)現(xiàn)紡絲，但只能紡成短絲，且容易堵塞噴絲口。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于一種連續(xù)式瀝青長纖維原絲的生產(chǎn)過程中，采用離心熱過濾的方法脫除可紡瀝青中的大粒徑物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)在后續(xù)熔融紡絲過程中，不因大粒徑的二次喹啉不溶物堵塞噴絲口而斷絲，也不因壓降上升而導(dǎo)致供料不足而引起斷絲，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)式紡成纖維原絲，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種可紡瀝青高溫離心過濾連續(xù)紡絲裝置，包括螺桿擠出機(jī)(1)、第一軸承(2)、第二軸承(3)、高速電機(jī)(4)、儲料釜(5)、不銹鋼過濾罐(6)、閥門(7)、柱塞泵(8)、熔融紡絲機(jī)(9)、軸(10)、電磁加熱器(11)。

所述螺桿擠出機(jī)(1)經(jīng)第一軸承(2)與軸(10)的一端連接，所述軸(10)的另一端與不銹鋼過濾罐(6)連接，用于轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將其內(nèi)腔的熔融狀可紡瀝青從濾孔甩出，二次喹啉不溶物被過濾在不銹鋼過濾罐(6)內(nèi)部；所述軸(10)與高速電機(jī)(4)連接，用于為不銹鋼過濾罐(6)提供離心力；儲料釜(5)設(shè)置在不銹鋼過濾罐(6)外部，且通過第二軸承(3)與所述軸(10)相連接，電磁加熱器(11)設(shè)置在儲料釜(5)外部，用于加熱不銹鋼過濾罐(6)內(nèi)的可紡瀝青，儲料釜(5)用于放置脫除二次喹啉不溶物的精制可紡瀝青；所述儲料釜(5)的底部經(jīng)閥門(7)與柱塞泵(8)連接，將精制可紡瀝青通過柱塞輸送至熔融紡絲機(jī)(9)。