CN111207989A - 一种判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法，步骤如下：短切纤维原丝、放入装有分散剂的容器中，加入表面活性剂，翻转摇晃容器，通过光源照射，得知原丝并丝情况，本发明的有益效果：通过对原丝取样，进行短切之后，然后可以迅速将整束原丝单丝状态展现在视野中，进而能够快速判断是否存在并丝的情况，整个过程涉及的材料都是日常可得的材料，方便快捷。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维原丝制备领域，具体涉及一种判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法。
背景技术
原丝是制备碳纤维的关键，如果原丝中存在并丝将直接影响碳纤维的理化和使用性能，造成碳纤维理化性能下降，手感和外观差。目前判断原丝并丝的方法是通过端面切片或横向纤维在显微镜或者SEM上观察，是否存在单丝粘并。
经放大后，原丝的并丝可以清晰看见，但由于原丝的并丝可能是偶然出现在某些单丝上，也可能不是连续出现，且放大后的纤维在观测软件上不可能在一个画面上展现一束丝的全貌，同时，随着最近几年大丝束的发展，单丝的数量已从3K增长至24K、48K甚至更大，显微镜或SEM观测并丝的方法不再适用。对于连续化生产线，特别在试验工艺调整阶段，能快速获得原丝是否存在粘连并丝至关重要。
现有的检测手段耗费时间较长，对能否检测到碳纤维原丝粘连并丝存在偶然性，检测耗费较高，检测结果不及时，只适用于实验室研究，不能满足工程化生产需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法，具体技术方案如下：
一种判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：将碳纤维原丝短切，防止纤维过长，导致单丝之间相互缠结；
步骤二：将分散剂装入到容器中；
步骤三：将步骤一中的短切碳纤维原丝放入步骤二的容器中；
步骤四：将表面活性剂加入到步骤三的容器中，翻转摇晃容器，然后停止至溶液液面静止；
步骤五：用光源照射步骤四的容器中的短切碳纤维原丝，显现发亮的即为并丝的碳纤维原丝。
由于在原丝表面附着油剂，油剂本身具有的粘性，导致单丝之间会有相互粘连，加入表面活性剂之后，降低了纤维表面张力，使其在分散剂中分散开，这样整束丝的单丝形貌就可以完全呈现，通过光源照射，并丝的纤维会显现发亮，并且可以清晰看见并丝的数量。
作为进一步的改进，所述步骤四中的表面活性剂为硬脂酸、季铵化物、脂肪酸甘油酯、肥皂、洗涤精、洗衣液、卵磷脂中的一种或多种。
作为进一步的改进，所述表面活性剂的用量为0.1~0.5g。
作为进一步的改进，所述步骤二中的分散剂为乙醇、丙酮、水、甲醇、乙酸中的一种或多种。
作为进一步的改进，所述分散剂的用量为100~300mL。
作为进一步的改进，步骤四中翻转摇晃容器时间为3~15min。
作为进一步的改进，所述步骤二中的容器为烧杯、三角烧瓶、圆底烧瓶、带塞小口玻璃瓶、带塞宽口玻璃瓶。
作为进一步的改进，步骤一中碳纤维原丝短切长度为1~10mm。
作为进一步的改进，碳纤维原丝为1~50K聚丙烯腈基碳纤维原丝。
原丝包括1K~50K湿法或干喷湿纺聚丙烯腈基碳纤维原丝，原丝取样点包括干燥致密化之后、高倍蒸汽牵伸之后和成品原丝。
本发明的有益效果：通过对原丝取样，进行短切之后，放置到装有分散剂的容器中，并加入表面活性剂，后翻转摇晃容器，在光源照射下即可迅速将整束原丝单丝状态展现在视野中，进而能够快速判断是否存在并丝的情况，上述方法过程简单，且结果有效。
附图说明
图1为没有并丝的实验观察图；
图2为存在并丝情况的实验观察图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对保护范围构成限定。
碳纤维原丝的并丝分为不可分的粘连并丝和可分开的假性并丝，假性并丝在外力的搓揉下可分开，本实施例查找的是不可分开的粘连并丝情况。
对比例1
材料准备：表面活性剂：脂肪酸甘油酯，0.5g；分散剂：甲醇/乙醇=50/50，150mL；容器：250mL三角烧瓶；无并丝PAN基碳纤维原丝：3K，湿纺，干燥致密化后原丝，短切后长度：8mm；光源：阳光。
在三角烧瓶中加入150mL甲醇/乙醇组成的分散剂，将短切后的原丝加入三角烧瓶中，再加入0.5g脂肪酸甘油酯，在三角烧瓶口盖上瓶塞，反复翻转摇晃5min，待三角烧瓶中溶液不再流动后，在阳光下，观察，如图1所示，其烧瓶内的短丝的粗细均一，此为没有并丝情况的情形。
实施例1
材料准备：表面活性剂：脂肪酸甘油酯，0.5g；分散剂：甲醇/乙醇=50/50，150mL；容器：250mL三角烧瓶；PAN基碳纤维原丝：3K，湿纺，干燥致密化后原丝，短切后长度：8mm；光源：太阳光（强光手电）。
在三角烧瓶中加入150mL甲醇/乙醇组成的分散剂，将短切后的原丝加入三角烧瓶中，再加入0.5g脂肪酸甘油酯，在三角烧瓶口盖上瓶塞，反复翻转摇晃5min，待三角烧瓶中溶液不再流动后，在太阳光源照射下（昏暗的室内可以用手电筒），查看碳纤维原丝存在多束并丝，参考图2，其中纤维丝厚度明显存在较厚的即为存在并丝。
验证：将用上述方法得到的并丝束的纤维端面切片和横向纤维在显微镜上观察，也查看到存在并丝，与上述方法得到的结果一致。
实施例2
材料准备：表面活性剂：洗衣液和卵磷脂各0.1g；分散剂：丙酮，200mL；容器：300mL圆底烧瓶；PAN基碳纤维原丝：12K，干喷湿纺，成品原丝，短切长度为9mm；光源：强光手电。
在圆底烧瓶中加入200mL丙酮，将短切后的原丝加入容器中，再加入洗衣液和卵磷脂各0.1g ，反复翻转摇晃8min，待容器中溶液不再流动后，在太阳光源照射下（昏暗的室内可以用手电筒），查看碳纤维原丝的单丝分散情况，存在并丝情况。
验证：将同一束纤维端面切片和横向纤维在SEM上观察，查看原丝的分散情况，存在并丝情况，与上述方法得到的结果一致。
实施例3
准备材料：表面活性剂：洗涤精/脂肪酸甘油酯各0.2g；分散剂：乙醇，300mL；容器：400mL带塞小口玻璃瓶；PAN基碳纤维原丝：24K，干喷湿纺，成品原丝，短切长度：8mm；光源：普通手电。
在带塞小口玻璃瓶中加入300mL乙醇，将短切后的原丝加入容器中，再加入洗涤精/脂肪酸甘油酯各0.2g，反复翻转摇晃7min，待容器中溶液不再流动后，在普通手电照射下，查看碳纤维原丝单丝的分散情况，存在并丝情况。
验证：将同一束纤维端面切片和横向纤维在SEM上观察，查看原丝的分散情况，与上述方法得到的结果一致。
实施例4
材料准备：表面活性剂：0.1g肥皂水，该肥皂水中肥皂和水的质量比为1:10；分散剂：水/乙酸各150mL；容器：400mL带塞广口玻璃瓶；PAN基碳纤维原丝：48K，湿纺，蒸汽牵伸后原丝，短切长度8mm；光源：普通手电。
在带塞广口玻璃瓶中加入水/乙酸各150mL，将短切后的原丝加入容器中，再加入0.1g肥皂制成的肥皂水，反复翻转摇晃9min，待容器中溶液不再流动后，在普通手电照射下，没有存在并丝情况，参考图1，整个玻璃瓶内为均匀的细丝排布。
验证：将同一束纤维端面切片和横向纤维在显微镜上观察，查看原丝的分散情况，与上述方法得到的结果一致。
综合以上四个实施例，可以知道，通过日常简单的材料，能够精准知道纤维原丝是否存在并丝情况，这能有效解决单丝数量过大，给显微镜或者SEM观察带来不便的问题，而且该判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法能够更快更准的了解碳纤维原丝的并丝情况。
Claims (9)
1.一种判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：将碳纤维原丝短切；
步骤二：将分散剂装入到容器中；
步骤三：将步骤一中的短切碳纤维原丝放入步骤二的容器中；
步骤四：将表面活性剂加入到步骤三的容器中，翻转摇晃容器，然后停止至溶液液面静止；
步骤五：用光源照射步骤四的容器中的短切碳纤维原丝，显现发亮的即为并丝的碳纤维原丝。
2.根据权利要求1所述的一种判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法，其特征在于：所述步骤四中的表面活性剂为硬脂酸、季铵化物、脂肪酸甘油酯、肥皂、洗涤精、洗衣液、卵磷脂中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法，其特征在于：所述表面活性剂的用量为0.1~0.5g。
4.根据权利要求1所述的一种判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法，其特征在于：所述步骤二中的分散剂为乙醇、丙酮、水、甲醇、乙酸中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法，其特征在于：所述分散剂的用量为100~300mL。
6.根据权利要求1所述的一种判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法，其特征在于：步骤四中翻转摇晃容器时间为3~15min。
7.根据权利要求1所述的一种判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法，其特征在于：所述步骤二中的容器为烧杯、三角烧瓶、圆底烧瓶、带塞小口玻璃瓶、带塞宽口玻璃瓶。
8.根据权利要求1所述的一种判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法，其特征在于：步骤一中碳纤维原丝短切长度为1~10mm。
9.根据权利要求1所述的一种判断碳纤维原丝是否存在并丝的方法，其特征在于：碳纤维原丝为1~50K聚丙烯腈基碳纤维原丝。
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