[發明專利]一種制備PAN紡絲原液的連續脫泡裝置和連續脫泡方法

有效

• 申請號: 202211137384.2
• 申請日: 2022-09-19
• 公開（公告）號: CN115434017B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 朱波;律建國;趙圣堯;孫永連;羅增恕;劉亞運;林孟;于憲鑫
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: D01D1/10
• 分類號: D01D1/10;B01D19/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王磊

本發明公開了一種制備PAN紡絲原液的連續脫泡裝置和連續脫泡方法，包括動力傳動模塊、脫泡模塊和擠出模塊，其中，所述動力傳動模塊包括電機、上主軸和主軸固定座，電機和上主軸之間通過電機帶輪和同步帶連接，上主軸通過主軸固定座進行定位；所述脫泡模塊，包括筒體和刮膜脫泡裝置，所述筒體為密封筒體，其頂部設置有抽真空裝置，其外壁設置有夾套，其上端設置進料口；刮膜脫泡裝置的刮膜器主軸與上主軸連接，分配器設置于刮膜器主軸的上端，且位于進料口的下方；若干刮膜器與刮膜器主軸同軸設置；刮膜器主軸與所述筒體同軸設置，刮膜器外邊緣與筒體內壁的距離為0.5?3mm；所述擠出模塊設置于脫泡模塊的出料端。

技術領域

本發明涉及高分子化纖行業紡絲原液脫泡技術領域，尤其是一種制備PAN紡絲原液的連續脫泡裝置和連續脫泡方法。

背景技術

這里的陳述僅提供與本發明相關的背景技術，而不必然地構成現有技術。

聚丙烯腈(PAN)基碳纖維是一種新型材料，具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導電、傳熱和熱膨脹系數小等優異性能，既可以作為高性能復合材料的增強材料，又可作為功能材料，因而在航空航天、軍事領域和先進工業領域都實現了正式化和規模化的應用，目前其應用領域仍在迅速擴展，是一種重要的軍民兩用材料。

聚丙烯腈(PAN)基碳纖維的生產過程包括聚合、紡絲、預氧化與碳化4個步驟，概括為兩大核心技術：高品質原絲技術和高溫碳化熱處理技術，高品質PAN原絲技術是實現高性能碳纖維突破的關鍵點，也是基礎保障。

高性能的PAN原液是制備高性能PAN原絲的關鍵。PAN紡絲原液在聚合和混合的過程中以及輸送過程中會滲入氣體而形成氣泡，而這些氣泡的存在會造成毛絲，甚至斷絲，從而影響紡絲的穩定性和纖維力學性能。紡絲原液氣泡的存在，是原絲組織結構的一個缺陷源，是影響PAN原絲性能的一項重要指標。因此為保證原絲的質量，在紡絲前需進行脫泡處理。

目前常用的脫泡裝置為脫泡塔裝置，通過傘面的傾斜度和多級傘面組合使液面形成加長。紡絲原液脫泡法有常壓靜置脫泡法和連續式真空脫泡法，常壓靜置脫泡時間較長，效率低，微泡去除困難；連續式真空脫泡，真空度高，氣泡脹大快，脫泡速度快，但過高的真空度容易將丙烯腈迅速氣化而形成氣泡，不容易被脫除，以及容易使溶劑一起帶出的問題，必將引起原液粘度、固含量和組分的變化，造成原液的均一性變差，對紡絲不利。

以上脫泡裝置和脫泡方法，需將整個脫泡釜充滿定量后，才能進行后續的紡絲工序，造成紡絲原液制備周期加長，時間成本加大。而且干噴濕紡工藝技術條件下，對紡絲原液的質量要求更高，紡絲原液的用量更大，按照常規脫泡裝置和脫泡方法滿足不了干噴濕紡工藝要求。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種制備PAN紡絲原液的連續脫泡裝置和連續脫泡方法，能夠在低溫真空狀態下連續動態脫泡，具有工藝簡單實用，脫泡效果好的特點。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明提供一種制備PAN紡絲原液的連續脫泡裝置，包括動力傳動模塊、脫泡模塊和擠出模塊，其中，

所述動力傳動模塊包括電機、上主軸和主軸固定座，電機和上主軸之間通過電機帶輪和同步帶連接，上主軸通過主軸固定座進行定位；

所述脫泡模塊，包括筒體和刮膜脫泡裝置，所述筒體為密封筒體，其頂部設置有抽真空裝置，其外壁設置有夾套，其上端設置進料口；

刮膜脫泡裝置，包括刮膜器主軸、若干刮膜器和分配器，其中，刮膜器主軸與所述上主軸連接，分配器設置于刮膜器主軸的上端，且位于進料口的下方；若干刮膜器分布設置于刮膜器主軸上，且與刮膜器主軸同軸設置；

刮膜器整體上包括對稱設置的兩個圓臺體結構，兩者的交界面為圓臺體的大徑端；