CN107574488A - 碳纤维原丝水洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳纤维原丝水洗方法，属于碳纤维生产领域。包括下列步骤：采用丙烯腈和共聚单体在二甲基亚砜溶液中聚合；纺丝液经纺丝计量泵输出，流经缓冲器，进入喷丝板组件后喷出，采用湿法或干湿法纺丝工艺，进入凝固液凝固成型为凝固丝条；将凝固丝条水洗，水洗采用花辊拍打式水洗，水洗水流方向为逆流，水洗的水温控制在30~70℃，水洗过程丝束张力范围1.0‑3.5 cN/dtex，水洗槽数为6~11个；热水牵伸：将水洗后的丝条在热水中进行1.2～4倍牵伸；使用改性硅油或者非硅油剂对水洗牵引后的凝固丝条上油，并使用热辊进行干燥致密化；使用饱和水蒸汽进行1.5～6倍牵伸；使用饱和水蒸汽对纤维进行热定型；采用卷绕机对原丝进行收集，得到成品原丝。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维生产领域，详细地讲是一种碳纤维原丝水洗方法。
背景技术
众所周知，高质量的碳纤维是由高质量的原丝制备出来的，因而原丝制备的过程中的每一个工序都会对最终的碳纤维产生直接的影响，原丝的水洗工序的主要作用是将溶剂充分置换出来，水洗按照方法分主要有超声水洗、花辊水洗、喷淋水洗等。其中花辊水洗比较节能，主要是利用丝束在水洗过程中的一张一弛来保证水洗溶剂的置换。如何较好地控制水洗，保证水洗过程中溶剂的置换效果，保持丝束的性能，这是一个需要研究的课题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种碳纤维原丝水洗方法，在保证产品质量的情况下，提高水洗可控性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种碳纤维原丝水洗方法，其特征在于，包括下列步骤：
聚合：采用丙烯腈和共聚单体在二甲基亚砜溶液中聚合，共聚单体可以为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、衣康酸、衣康酸铵、甲基丙烯酸异丁酯中的一种或多种；
凝固成型：纺丝液经纺丝计量泵输出，流经缓冲器，进入喷丝板组件后喷出，采用湿法或干湿法纺丝工艺，进入凝固液凝固成型为凝固丝条；
水洗：将凝固丝条水洗，水洗采用花辊拍打式水洗，水洗水流方向为逆流，水洗的水温控制在30~70℃，水洗过程丝束张力范围1.0-3.5 cN/dtex，水洗槽数为6~11个；
热水牵伸：将水洗后的丝条在热水中进行1.2～4倍牵伸；
上油及干燥致密化：使用改性硅油或者非硅油剂对水洗牵引后的凝固丝条上油，并使用热辊进行干燥致密化；
蒸汽牵伸：使用饱和水蒸汽进行1.5～6倍牵伸；
热定型：使用饱和水蒸汽对纤维进行热定型；
原丝收集：采用卷绕机对原丝进行收集，得到成品原丝。
本发明的有益效果是，在水洗过程中对张力进行控制，既可以提高水洗效果，又可以保证丝束的性能。
下面结合实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
包括下列步骤：
聚合：采用丙烯腈和共聚单体在二甲基亚砜溶液中聚合，共聚单体可以为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、衣康酸、衣康酸铵、甲基丙烯酸异丁酯中的一种或多种；
凝固成型：纺丝液经纺丝计量泵输出，流经缓冲器，进入喷丝板组件后喷出，采用湿法或干湿法纺丝工艺，进入凝固液凝固成型为凝固丝条；
水洗：将凝固丝条水洗，水洗采用花辊拍打式水洗，水洗水流方向为逆流，水洗的水温控制在30~70℃，水洗过程丝束张力范围1.0-3.5 cN/dtex，水洗槽数为6~11个；
热水牵伸：将水洗后的丝条在热水中进行1.2～4倍牵伸；
上油及干燥致密化：使用改性硅油或者非硅油剂对水洗牵引后的凝固丝条上油，并使用热辊进行干燥致密化；
蒸汽牵伸：使用饱和水蒸汽进行1.5～6倍牵伸；
热定型：使用饱和水蒸汽对纤维进行热定型；
原丝收集：采用卷绕机对原丝进行收集，得到成品原丝。
实施例1：
按照上述原丝的制备方法，主要包括下列步骤进行聚合、凝固成型、水洗、热水牵伸、上油及干燥致密化、蒸汽牵伸、热定型、原丝收集，得到成品原丝。
其中，在水洗过程中控制水洗温度为40℃，水洗张力2.5cN/dtex，水洗槽数8个。
实施例2：
按照上述原丝的制备方法，主要包括下列步骤进行聚合、凝固成型、水洗、热水牵伸、上油及干燥致密化、蒸汽牵伸、热定型、原丝收集，得到成品原丝。
其中，在水洗过程中控制水洗温度为50℃，水洗张力2.0cN/dtex，水洗槽数8个。
实施例3：
按照上述原丝的制备方法，主要包括下列步骤进行聚合、凝固成型、水洗、热水牵伸、上油及干燥致密化、蒸汽牵伸、热定型、原丝收集，得到成品原丝。
其中，在水洗过程中控制水洗温度为60℃，水洗张力1.5cN/dtex，水洗槽数8个。
比较例1：
按照上述原丝的制备方法，主要包括下列步骤进行聚合、凝固成型、水洗、热水牵伸、上油及干燥致密化、蒸汽牵伸、热定型、原丝收集，得到成品原丝。
其中，在水洗过程中控制水洗温度为40℃，水洗张力4.0cN/dtex，水洗槽数8个。
比较例2：
按照上述原丝的制备方法，主要包括下列步骤进行聚合、凝固成型、水洗、热水牵伸、上油及干燥致密化、蒸汽牵伸、热定型、原丝收集，得到成品原丝。
其中，在水洗过程中控制水洗温度为50℃，水洗张力0.8cN/dtex，水洗槽数8个。
比较例3：
按照上述原丝的制备方法，主要包括下列步骤进行聚合、凝固成型、水洗、热水牵伸、上油及干燥致密化、蒸汽牵伸、热定型、原丝收集，得到成品原丝。
其中，在水洗过程中控制水洗温度为60℃，水洗张力3.7cN/dtex，水洗槽数8个。
实施例1、实施例2、实施例3、比较例1、比较例2、比较例3与原丝生产过程及碳纤维强度的关系如表1所示：
根据表1的具体实施例和比较例可以看出：
1、从实施例1、实施例3和比较例1、比较例3中可以看出，水洗过程中张力太大会引起原丝生产过程中起毛、断丝。
2、从实施例2、实施例3和比较例2、比较例3中可以看出，水洗过程中张力偏大或者偏小都会造成碳纤维强度降低。
Claims (1)
1.一种碳纤维原丝水洗方法，其特征在于，包括下列步骤：
聚合：采用丙烯腈和共聚单体在二甲基亚砜溶液中聚合，共聚单体可以为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、衣康酸、衣康酸铵、甲基丙烯酸异丁酯中的一种或多种；
凝固成型：纺丝液经纺丝计量泵输出，流经缓冲器，进入喷丝板组件后喷出，采用湿法或干湿法纺丝工艺，进入凝固液凝固成型为凝固丝条；
水洗：将凝固丝条水洗，水洗采用花辊拍打式水洗，水洗水流方向为逆流，水洗的水温控制在30~70℃，水洗过程丝束张力范围1.0-3.5 cN/dtex，水洗槽数为6~11个；
热水牵伸：将水洗后的丝条在热水中进行1.2～4倍牵伸；
上油及干燥致密化：使用改性硅油或者非硅油剂对水洗牵引后的凝固丝条上油，并使用热辊进行干燥致密化；
蒸汽牵伸：使用饱和水蒸汽进行1.5～6倍牵伸；
热定型：使用饱和水蒸汽对纤维进行热定型；
原丝收集：采用卷绕机对原丝进行收集，得到成品原丝。
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