CN105420877B - 腈基型碳纤原丝纺前处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种腈基型碳纤原丝纺前处理工艺，其技术方案要点是：包括以下步骤，S1：将腈基型碳纤原丝在常温下进行连续模压卷曲成型；S2：将S1得到的腈基型碳纤原丝加入定型炉内，进行真空状态下瞬时升达定型温度，抽真空的时间为5mim至45min，达到的负压为3000‑5000pa，升温时间在5min至45min之间，达到的温度为90℃‑150℃；S3：在S2的条件下，向定型炉内瞬时注入干热气，将得到的腈基型碳纤原丝定型。本发明解决了现有的碳纤原丝生产过程中产生的非优等品的再利用,减少浪费及环境污染的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种纤维的生产工艺，更具体的说，它涉及一种腈基型碳纤原丝纺前处理工艺。
背景技术
碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，其中，一种腈基型碳纤维是由碳纤原丝（高纯度聚丙烯腈）在碳化炉内经过高温高压制成的。在碳纤原丝的生产过程中，碳纤维的成品率只能达到80%到90%左右，究其原因是因为有些原丝中的碳含量未达到98%以上，含碳量未达到98%以上的碳纤原丝无法达到高强度碳纤维丝的标准，其耐温性能低于400度，耐氧化性差，且不具有可纺性，这些不合格品的碳纤原丝由于性能不达标不能作为材料使用，一般只能当做非优等品废弃，这样不仅是种资源浪费，更会造成环境污染。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种腈基型碳纤原丝纺前处理工艺，该生产工艺能够将碳纤原丝生产过程中产生的非优等品改性为改性碳纤原丝，从而实现资源回收利用，并且保护了环境。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种腈基型碳纤原丝纺前处理工艺，包括以下步骤，S1：将腈基型碳纤原丝在常温下进行连续模压卷曲成型；S2：将S1得到的腈基型碳纤原丝加入定型炉内，进行真空状态下升达定型温度，抽真空的时间为5mim至45min，达到的负压为3000-5000pa，升温时间在5min至45min之间，达到的温度为90℃-150℃；S3：在S2的条件下，向定型炉内瞬时注入干热气，将得到的腈基型碳纤原丝定型。
较佳的，抽真空的时间为35mim。
较佳的，抽真空达到的负压为4000pa。
较佳的，升温的时间为25mim。
较佳的，升温达到的温度为120℃。
较佳的，抽真空的时间为45min，达到的负压为5000pa，同时进行升温的时间为45min，达到的温度为125℃。
本发明具有下述优点：本发明腈基型碳纤原丝纺前处理工艺将传统碳纤原丝生产过程中产生的非优等品当做原料利用，并将其生产为改性碳纤原丝，不仅避免了非优等品的浪费，回收了资源，而且避免了环境污染。
具体实施方式
实施例一：一种腈基型碳纤原丝纺前处理工艺，包括以下步骤，在S1中，将腈基型碳纤原丝在常温下进行连续模压卷曲成型，把腈基型碳纤原丝的直杆型经过机械连续模压卷曲，改变纤维摩擦力，增加纤维可纺性。在S2中，使得定型炉内的负压在15分钟内达到3000pa，进而使得温度能够在5分钟内逐渐的达到90℃，这样能够使非优等品逐渐的被熔融，并且内部结构发生变化，进而得到改性。当非优等品在S2中得到改性之后，在定型炉内瞬时注入干热气，能够使得熔融的腈基型碳纤原丝液迅速固化形成改性腈基型碳纤原丝，进而能够被定型。
其中，定型炉为现有的纤维生产过程中常用的设备，可在市场上直接购得，在此不做赘述。通过上述步骤可以将传统碳纤原丝生产过程中产生的非优等品当做原料利用，并将其生产为改性碳纤原丝，不仅避免了非优等品的浪费，回收了资源，而且避免了环境污染。
利用该工艺所得的改性碳纤原丝具有耐高温、耐氧化、抗腐蚀、高强度以及具有可纺性的特点。将这种改性碳纤原丝制成过滤材料后，其过滤毡孔间缜密精致，能够大大提高对烟尘微小颗粒的过滤，可应用于复杂工况条件下的烟尘处理，如工业危废焚烧、医疗垃圾处理、生物质燃烧等。
实施例二：一种腈基型碳纤原丝纺前处理工艺，包括以下步骤，S1：将腈基型碳纤原丝在常温下进行连续模压卷曲成型；S2：将S1得到的腈基型碳纤原丝加入定型炉内，进行真空状态下升达定型温度，抽真空的时间为35mim，达到的负压为3500pa，在抽真空的过程中进行升温，升温时间为25min，达到的温度为120℃；S3：在S2的条件下，向定型炉内瞬时注入干热气，将得到的腈基型碳纤原丝定型。
实施例三：一种腈基型碳纤原丝纺前处理工艺，包括以下步骤，S1：将腈基型碳纤原丝在常温下进行连续模压卷曲成型；S2：将S1得到的腈基型碳纤原丝加入定型炉内，进行真空状态下升达定型温度，抽真空的时间为45mim，达到的负压为4000pa，在抽真空的过程中进行升温，升温时间为45min，达到的温度为125℃；S3：在S2的条件下，向定型炉内瞬时注入干热气，将得到的腈基型碳纤原丝定型。
实施例四：一种腈基型碳纤原丝纺前处理工艺，包括以下步骤，S1：将腈基型碳纤原丝在常温下进行连续模压卷曲成型；S2：将S1得到的腈基型碳纤原丝加入定型炉内，进行真空状态下升达定型温度，抽真空的时间为45mim，达到的负压为5000pa，在抽真空的过程中进行升温，升温时间为45min，达到的温度为150℃；S3：在S2的条件下，向定型炉内瞬时注入干热气，将得到的腈基型碳纤原丝定型。
综合实施例一至实施例四所述的数据如下表所示：
| 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 | |
| 耐温性能 | 1200 | 1355 | 1860 | 2035 |
| 断裂强度 | 1.88 | 1.93 | 2.34 | 2.67 |
| 可纺性 | 有 | 有 | 有 | 有 |
其中，耐温性能的单位为℃，其表示该改性碳纤原丝的耐温温度；断裂强度的单位为cN/dtex，其表示，在同样的氧化程度下，该改性碳纤原丝所具有的断裂强度。由上表可得，在S1中，进行抽真空处理和升温处理，抽真空的时间越长且达到的负压越高，以及升温的时间越长且达到的温度越高时，得到的改性碳纤原丝所具有的耐高温性和耐氧化性也就越好，并且这种改性腈基型碳纤原丝相比于一般的腈基型碳纤原丝具有可纺性，可以将其用来纺织制成过滤材料等。
改性得到的碳纤原丝经按过滤材料工艺制造取得过滤材料。可应用于复杂工况条件下的烟尘处理，如工业危废焚烧、医疗垃圾处理、生物质燃烧等。
在火力发电，钢铁，以及水泥行业的生产过程中，会产生大量的灰尘，从而造成对大气的严重污染，所以，国家对这类企业的大气排放制定了严格的要求，而袋式除尘是广泛使用的一种理想除尘方式，除尘袋（过滤袋）被称为袋式除尘器的心脏，对于除尘效果起到非常重要的作用。决定除尘袋质量的两个重要方面是除尘布（除尘材料）的质量，如耐高温指标，过滤精度，透气量。另一方面，袋子的制作工艺和质量也是重要的因素，现有技术中，通常会使用PPS纤维作为原材料进行加工，制成过滤毡（即过滤材料），之后再制成过滤袋。PPS纤维（聚苯硫醚）是一种以苯环在对位上连接硫原子而形成大分子刚性主链的聚合物，它在高温下具有优良的强度、刚性及耐疲劳性，具有较好的耐温性能和耐腐蚀性能，通常用此种材料制成的过滤袋会在发电厂等地方使用，但此种材料的耐温性能在190℃左右，而其耐氧化性能较差，在高含氧量的情况下容易水解，随着发电的行业的发展，对过滤毡的要求越来越高，PPS纤维的耐温性能和耐氧化性能较差，影响到过滤毡的整体性能。而采用本发明所得的改性碳纤原丝制成的过滤袋具有的优良的耐高温性和耐氧化性，能够解决现有技术的不足，使得这种过滤袋的应用范围更广、质量更高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种腈基型碳纤原丝纺前处理工艺，其特征在于：包括以下步骤，S1：将腈基型碳纤原丝在常温下进行连续模压卷曲成型；S2：将S1得到的腈基型碳纤原丝加入定型炉内，进行真空状态下升达定型温度，抽真空的时间为5mim至45min，达到的负压为3000-5000pa，升温时间在5min至45min之间，达到的温度为90℃-150℃；S3：在S2的条件下，向定型炉内瞬时注入干热气，将得到的腈基型碳纤原丝定型。
2.根据权利要求1所述的腈基型碳纤原丝纺前处理工艺，其特征在于：抽真空的时间为35mim。
3.根据权利要求2所述的腈基型碳纤原丝纺前处理工艺，其特征在于：抽真空达到的负压为4000pa。
4.根据权利要求1所述的腈基型碳纤原丝纺前处理工艺，其特征在于：升温的时间为25mim。
5.根据权利要求4所述的腈基型碳纤原丝纺前处理工艺，其特征在于：升温达到的温度为120℃。
6.根据权利要求1所述的腈基型碳纤原丝纺前处理工艺，其特征在于：抽真空的时间为45min，达到的负压为5000pa，同时进行升温的时间为45min，达到的温度为125℃。
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