本發(fā)明屬于機高分子材料，具體涉及一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法。

背景技術：

1、纏繞成型工藝是將經(jīng)過樹脂膠液的連續(xù)纖維按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后經(jīng)過固化、脫模，獲得制品。分為干法纏繞、濕法纏繞和半干法纏繞三種，三種方法中，以濕法纏繞應用最為普遍。纏繞成型的原材料主要是纖維增強材料、樹脂和填料。碳纖維紗就是纖維增強材料的一種。要滿足纏繞成型的使用要求，除了提出本身性能指標外，對碳纖維耐磨性等也提出了相應的要求，而現(xiàn)有技術中的碳纖維耐磨性較低，無法滿足現(xiàn)有的技術需求。

2、公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法，其能夠。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一具體實施例提供的技術方案如下：

3、一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法，包括下述步驟；

4、s1、聚合：采用丙烯腈和共聚單體在二甲基亞砜溶液中聚合；

5、s2、脫單、脫泡：在真空條件下，使聚合液中的殘余的丙烯腈單體從系統(tǒng)中分離，得到穩(wěn)紡絲溶液；

6、s3、凝固成型：紡絲液經(jīng)紡絲計量泵輸出，流經(jīng)緩沖器，進入噴絲板組件后噴出，采用干濕法紡絲工藝，進入凝固液凝固成型為凝固絲條；

7、s4、水洗：將凝固絲條水洗，水洗采用花輥拍打式水洗；

8、s5、熱水牽伸：將水洗后的絲條在熱水中進行1.2～4倍牽伸；

9、s6、上油及干燥致密化：使用改性硅油或非硅油劑對水洗牽引后的凝固絲條上油，并使用熱輥進行干燥致密化，干燥致密化溫度為100-190℃；

10、s7、蒸汽牽伸：使用飽和水蒸汽進行1.5～6倍牽伸；

11、s8、熱定型：使用飽和水蒸汽對纖維進行熱定型；

12、s9、原絲收集：采用卷繞機對原絲進行收集，得到成品原絲；

13、s10、預氧化：將原絲在200～300℃的環(huán)境中進行氧化處理；

14、s11、低溫碳化：將預氧化后的絲條在300～800℃進行低溫碳化處理；

15、s12、高溫碳化：將低溫碳化處理后的絲條在1000～1600℃進行高溫碳化處理；

16、s13、表面處理：將經(jīng)過高溫碳化處理的絲條在電解溶液中施加電流進行表面處理，再進行水洗，水洗后電解液濃度≤0.1％；

17、s14、上漿：上漿前纖維在羅拉上均勻排列，再浸入上漿槽上漿后，上漿后使用烘干機將絲條烘干；

18、s15、碳纖維收卷：采用卷繞機對碳纖維進行收集，得到成品碳纖維。

19、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述共聚單體為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、衣康酸、衣康酸銨、甲基丙烯酸異丁酯中的其中一種或多種組合。

20、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述s3步驟中進入凝固液凝固成型時，控制凝固浴濃度20-40％，凝固浴溫度0-10℃，凝固浴ph值9.5-11.5。

21、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述s4步驟中的水洗水流方向為逆流，水洗共分為3-5段，每段由3個水洗槽組成，水洗中浸入水洗槽的羅拉均為花輥，每段水洗出口羅拉組由7支羅拉組成，并為主動羅拉組，其余羅拉組為3支羅拉組成，并為被動羅拉組，水洗的水溫控制在30～70℃，從第一個水洗槽開始，水洗二甲基亞砜濃度相比前一段濃度逐漸降低，最后一個水洗槽纖維的二甲基亞砜殘留≤100ppm5。

22、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述s10步驟中，進行預氧化使用的預氧化爐共計由6-8個溫度區(qū)組成，每個溫度區(qū)的長度為5-10m。

23、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述s13步驟中的電流范圍為0.1-0.4a/g，電解級數(shù)≥3級，纖維距離槽底電極≤100mm，電解槽有效長度1m-2m。

24、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，兩個所述羅拉組生產過程中之間若沒有其他設備，其張力要小于前一段和后一段張力的20％，但要求≥0.25cn/dtex。

25、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述卷繞機殼體包括有多個卷筒、防火裝置和烘干裝置，所述防火裝置設置在卷繞機殼體的多個端面，所述烘干裝置與卷筒相匹配，所述烘干裝置對纏繞在卷筒上的碳纖維絲進行烘干。

26、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述防火裝置包括有滅火罐、旋轉滅火頭和滅火噴頭，所述滅火罐固定連接在卷繞機殼體的一側端面；所述旋轉滅火頭設置在卷繞機殼體的多個端面，所述滅火噴頭設置在卷繞機殼體的多個端面，所述滅火噴頭的位置與多個卷筒的位置相匹配，所述旋轉滅火頭和滅火噴頭均與滅火罐相連通。

27、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述烘干裝置包括有防護板、真空泵、烘干管和過濾盒，所述防護板接觸卷筒的端面設置有多個熱量輸送管和吸塵管，所述熱量輸送管連接烘干管，所述真空泵包括負壓管，所述負壓管連接吸塵管，所述烘干管連接熱源，所述熱源為s14步驟中使用的烘干機中熱量，所述烘干管連接烘干機，所述負壓管與吸塵管之間連接有過濾盒，所述過濾盒包括有多個過濾板，所述過濾板固定連接在過濾盒的內壁端面，所述過濾盒的內壁端面設置有儲灰抽屜。

28、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法，通過碳纖維生產過程工藝進行控制，形成毛絲少，抗磨性好的碳纖維，有利于纏繞工藝的生產。

技術特征：

1.一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法，其特征在于，包括下述步驟；

2.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法，其特征在于，所述共聚單體為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、衣康酸、衣康酸銨、甲基丙烯酸異丁酯中的其中一種或多種組合。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法，其特征在于，所述s3步驟中進入凝固液凝固成型時，控制凝固浴濃度20-40％，凝固浴溫度0-10℃，凝固浴ph值9.5-11.5。

4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法，其特征在于，所述s4步驟中的水洗水流方向為逆流，水洗共分為3-5段，每段由3個水洗槽組成，水洗中浸入水洗槽的羅拉均為花輥，每段水洗出口羅拉組由7支羅拉組成，并為主動羅拉組，其余羅拉組為3支羅拉組成，并為被動羅拉組，水洗的水溫控制在30～70℃，從第一個水洗槽開始，水洗二甲基亞砜濃度相比前一段濃度逐漸降低，最后一個水洗槽纖維的二甲基亞砜殘留≤100ppm5。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法，其特征在于，所述s10步驟中，進行預氧化使用的預氧化爐共計由6-8個溫度區(qū)組成，每個溫度區(qū)的長度為5-10m。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法，其特征在于，所述s13步驟中的電流范圍為0.1-0.4a/g，電解級數(shù)≥3級，纖維距離槽底電極≤100mm，電解槽有效長度1m-2m。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法，其特征在于，兩個所述羅拉組生產過程中之間若沒有其他設備，其張力要小于前一段和后一段張力的20％，但要求≥0.25cn/dtex。

8.根據(jù)權利要求1或6所述的一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法，其特征在于，所述卷繞機殼體包括有多個卷筒、防火裝置和烘干裝置，所述防火裝置設置在卷繞機殼體的多個端面，所述烘干裝置與卷筒相匹配，所述烘干裝置對纏繞在卷筒上的碳纖維絲進行烘干。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法，其特征在于，所述防火裝置包括有；

10.根據(jù)權利要求8或9所述的一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法，其特征在于，所述烘干裝置包括有；

技術總結
本發(fā)明公開了一種適用于纏繞工藝的碳纖維的制備方法，包括下述步驟；S1、聚合：采用丙烯腈和共聚單體在二甲基亞砜溶液中聚合；S2、脫單、脫泡：在真空條件下，使聚合液中的殘余的丙烯腈單體從系統(tǒng)中分離，得到穩(wěn)紡絲溶液；S3、凝固成型：紡絲液經(jīng)紡絲計量泵輸出，流經(jīng)緩沖器，進入噴絲板組件后噴出，采用干濕法紡絲工藝，進入凝固液凝固成型為凝固絲條；S4、水洗：S5、熱水牽伸：S6、上油及干燥致密化：S7、蒸汽牽伸：S8、熱定型：S9、原絲收集：S10、預氧化：S11、低溫碳化：S12、高溫碳化：S13、表面處理：S14、上漿：S15、碳纖維收卷。本發(fā)明通過碳纖維生產過程工藝進行控制，形成毛絲少，抗磨性好的碳纖維，有利于纏繞工藝的生產。

技術研發(fā)人員：黃大明,唐立鑫,孫軍濤,邱偉峰,劉艷艷,于良松,王賀偉,叢宗杰,張月義,李日濱
受保護的技術使用者：威海拓展纖維有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9