CN110685069A - 一种连续制备预氧毡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续制备预氧毡的方法，步骤包括A、低温处理：将原材料输送至低温炉膛内，热风循环，同时通入水蒸气和雾化助剂，开始低温环化反应；B、中温处理：将原材料输送至中温炉膛内，热风循环，同时通入水蒸气和雾化助剂，完成初步环化反应；C、高温处理：将原材料输送至高温炉膛内，热风循环，原材料快速通过，实现原材料的预氧化。该方法优点在于不仅在生产效率上提高2‑3倍，同时热风循环伴随水蒸气增加热穿透、雾化助剂提高了反应速率，避免了纤维毡内部反应放热引起着火的风险；同时得到的聚丙烯腈预氧毡纤维的强度提高20‑30％，预氧毡内部纤维与表面纤维强度均衡、预氧化程度适中。
Description
技术领域
本发明涉及预氧毡制备技术领域，具体涉及一种连续制备预氧毡的方法。
背景技术
随着经济的发展，电力的需求也越来越大，传统的火力发电虽能满足电力的需求，但在发电的同时伴随着大量的粉尘污染。随着对环保要求的提高，新型的太阳能发电、风力发电作为无污染的发电方式逐渐取代了火力发电，尤其是太阳能发电逐渐走入市场被人们所接受。
太阳能发电专有设备单晶炉、多晶铸锭炉生产温度高，能耗是增加成本的重要原因之一，而碳纤维复合材料在高温下具有良好的保温性能，同时产品纯度高不会污染生产原料；随着市场光伏市场的需求量增加，碳纤维保温毡的需求也不断加大，而预氧毡制备是生产碳纤维保温材料的中间过程，聚丙烯腈预氧毡的优劣直接决定了碳纤维保温毡的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续制备预氧毡的方法，解决了现阶段无法连续制备聚丙烯腈预氧的问题，以及预氧化过程容易中着火，生产出的聚丙烯腈预氧毡性能差、氧化不充分、产品掉毛、褶皱等问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种连续制备预氧毡的方法，步骤包括
A、低温处理：将原材料输送至低温炉膛内，热风循环，同时通入水蒸气和雾化助剂，水蒸气作用下提高热风穿透性同时及时带走纤维内部反应产生的反应热；雾化助剂通过热风/水蒸气直接作用于原材料内部纤维表面，拓宽原材料整体环化温度，在低温下开始低温环化反应；
B、中温处理：将原材料输送至中温炉膛内，热风循环，同时通入水蒸气和雾化助剂，完成初步环化反应；较低温段提高反应温度有效降低反应时间，在短时间内实现原材料基本环化反应、氧桥搭建实现不熔、不燃；
C、高温处理：将原材料输送至高温炉膛内，热风循环，原材料快速通过，进一步对已中温处理的原材料高温快速处理，实现原材料的预氧化。
进一步改进在于，所述低温炉膛内的温度为185-205℃，处理时间为60-360min，热风循环的风速为0.5-4m/s，风流量为1000-8000m3/h，水蒸气流量为100-600m3/h，雾化助剂流量为0.1-20m3/h。
进一步改进在于，所述中温炉膛内的温度为205-230℃，处理时间为60-480min，热风循环的风速为0.5-4m/s，风流量为1000-12000m3/h，水蒸气流量为200-1000m3/h，雾化助剂流量为0.1-20m3/h。
进一步改进在于，所述高温炉膛内的温度为235-250℃，处理时间为30-120min，热风循环的风速为1-6m/s，风流量为3000-15000m3/h。
进一步改进在于，所述雾化助剂选用醋酸、尿素、高锰酸钾溶液、稀盐酸、苯胺溶液的一种或几种混合液，且雾化助剂的直径为0.2-100um。
进一步改进在于，所述热风在原材料的上下表面同时吹扫，且吹扫方向与原材料平面的夹角15-75°。
进一步改进在于，所述原材料厚度为4-25mm，原材料密度为0.06-0.16g/cm3。
进一步改进在于，所述原料材的输送方式为网带输送或托辊输送。
本发明的有益效果在于：
(1)生产方面：实现连续制备聚丙烯腈预氧毡，采用网带或托辊在整个生产过程中确保原材料平整，获得的预氧毡产品无褶皱；生产效率也得到2-3倍的大幅度提升；
(2)工艺方面：采用热风夹带水蒸气和雾化助剂，提高了热风穿透性，避免了原材料反应热量在内部残留，大幅度减少了着火的可能，确保工艺稳定运行；雾化助剂的引入在较低温度下即可发生氧化过程的环化反应，中温阶段提高反应速度完成初步氧化定型，最后的高温快速处理确保氧化充分；
(3)性能方面：提高聚丙烯腈预氧毡的质量，纤维强度提高20-30％，预氧毡内部纤维与表面纤维强度均衡、预氧化程度适中。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
如图1所示，一种连续制备预氧毡的方法，所选用原材料的厚度为4-25mm，密度为0.06-0.16g/cm3，采用网带或托辊进行输送，具体步骤包括：
A、低温处理：将原材料输送至温度为185-205℃的低温炉膛内，热风循环，热风循环的风速为0.5-4m/s，风流量为1000-8000m3/h，同时通入水蒸气和雾化助剂(雾化助剂选用，且直径为0.2-100um，下同)，水蒸气流量为100-600m3/h，雾化助剂流量为0.1-20m3/h，调整炉膛内上下导风板角度为15-75°，确保夹带水蒸气和雾化助剂的热风直接吹扫原材料上下表面，根据低温段炉体长度确保处理时间为60-360min；水蒸气作用下提高热风穿透性同时及时带走纤维内部反应产生的反应热；雾化助剂通过热风/水蒸气直接作用于原材料内部纤维表面，拓宽原材料整体环化温度，在低温下开始低温环化反应；
B、中温处理：将原材料输送至温度为205-230℃的中温炉膛内，热风循环，热风循环的风速为0.5-4m/s，风流量为1000-12000m3/h，同时通入水蒸气和雾化助剂，水蒸气流量为200-1000m3/h，雾化助剂流量为0.1-20m3/h，完成初步环化反应，调整炉膛内上下导风板角度为15-75°，确保夹带水蒸气和雾化助剂的热风直接吹扫原材料上下表面，根据中温段炉体长度确保处理时间为60-360min；较低温段提高反应温度有效降低反应时间，在短时间内实现原材料基本环化反应、氧桥搭建实现不熔、不燃；
C、高温处理：将原材料输送至温度为235-250℃的高温炉膛内，热风循环，热风循环的风速为1-6m/s，风流量为3000-15000m3/h，原材料快速通过，调整炉膛内上下导风板角度为15-75°，确保夹带水蒸气和雾化助剂的热风直接吹扫原材料上下表面，根据高温段炉体长度确保处理时间为30-120min；进一步对已中温处理的原材料高温快速处理，实现原材料的预氧化。
实施例1
选用原材料：宽幅2.2m、厚度15mm、长度50m、密度0.13g/cm3；
(1)采用网带平铺输送方式将原材料输送进入低温段炉膛，温度梯度为190-198℃；热风循环量3500m3/h、水蒸气流量400m3/h、雾化助剂流量0.6m3/h、上下导风板与原材料角度为45°，反应时间150min；
(2)采用网带平铺输送方式将原材料输送进入中温段炉膛，温度梯度为208-215℃；热风循环量5000m3/h、水蒸气流量600m3/h、雾化助剂流量1.5m3/h、上下导风板与原材料角度为45°；反应时间240min；
(3)采用网带平铺输送方式将原材料输送进入中温段炉膛，温度梯度为235-240℃、热风循环量6000m3/h；反应时间60min；
通过以上工艺获得聚丙烯腈预氧毡长度47m、宽幅1.95m、厚度13.5mm、密度0.146g/cm3，特性方面不熔、不燃；产品表面与内部纤维氧化充分纤维强度均衡；毡体平整度高、边缘无褶皱。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种连续制备预氧毡的方法，其特征在于：步骤包括
A、低温处理：将原材料输送至低温炉膛内，热风循环，同时通入水蒸气和雾化助剂，开始低温环化反应；
B、中温处理：将原材料输送至中温炉膛内，热风循环，同时通入水蒸气和雾化助剂，完成初步环化反应，原材料完成氧桥搭建、实现基本不熔、不燃；
C、高温处理：将原材料输送至高温炉膛内，热风循环，原材料快速通过，实现原材料的预氧化。
2.根据权利要求1所述的一种连续制备预氧毡的方法，其特征在于：所述低温炉膛内的温度为185-205℃，处理时间为60-360min，热风循环的风速为0.5-4m/s，风流量为1000-8000m3/h，水蒸气流量为100-600m3/h，雾化助剂流量为0.1-20m3/h。
3.根据权利要求1所述的一种连续制备预氧毡的方法，其特征在于：所述中温炉膛内的温度为205-230℃，处理时间为60-480min，热风循环的风速为0.5-4m/s，风流量为1000-12000m3/h，水蒸气流量为200-1000m3/h，雾化助剂流量为0.1-20m3/h。
4.根据权利要求1所述的一种连续制备预氧毡的方法，其特征在于：所述高温炉膛内的温度为235-250℃，处理时间为30-120min，热风循环的风速为1-6m/s，风流量为3000-15000m3/h。
5.根据权利要求1所述的一种连续制备预氧毡的方法，其特征在于：所述雾化助剂选用醋酸、尿素、高锰酸钾溶液、稀盐酸、苯胺溶液的一种或几种混合，且雾化助剂的直径为0.2-100um。
6.根据权利要求1所述的一种连续制备预氧毡的方法，其特征在于：所述热风在原材料的上下表面同时吹扫，且吹扫方向与原材料平面的夹角15-75°。
7.根据权利要求1所述的一种连续制备预氧毡的方法，其特征在于：所述原材料厚度为4-25mm，原材料密度为0.06-0.16g/cm3。
8.根据权利要求1所述的一种连续制备预氧毡的方法，其特征在于：所述原材料的输送方式为网带输送或托辊输送。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 223900 chengzihu West Road, Sihong Economic Development Zone, Sihong County, Suqian City, Jiangsu Province Applicant after: Jiangsu Mige New Material Co.,Ltd. Address before: 223900 chengzihu West Road, Sihong Economic Development Zone, Sihong County, Suqian City, Jiangsu Province Applicant before: Jiangsu Mige New Materials Co.,Ltd. |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200114 |