dtex,原絲密度為1.178。
[0035]【實(shí)施例3】
[0036]1、原液制備:將經(jīng)蒸餾的丙烯腈(AN)、衣康酸(IA)按比例97: 3、固含量20 %，偶氮二異丁腈(AIBN)占共聚單體的0.4wt%，以二甲基亞砜(DMSO)為溶劑加入到反應(yīng)器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在38°C的恒定溫度下反應(yīng)20小時(shí)，得到二元丙烯腈共聚物紡絲液。然后紡絲液經(jīng)減壓脫除殘余單體和氣泡后，經(jīng)過5 μ m過濾材料的過濾，得到高性能聚丙烯腈共聚物紡絲原液。
[0037]2、噴絲擠出:采用濕法紡絲的方法進(jìn)行制備，紡絲原液經(jīng)過計(jì)量泵計(jì)量、再次過濾后，通過噴絲組件擠出；其中噴絲組件所包含的多層結(jié)構(gòu)分配板具體設(shè)計(jì)為過濾層第一層5 μ m,第二層3 μ m,第三層2 μ m,支撐層第一層12 μ m,第二層8 μ m,第三層7 μ m,支撐層面朝噴絲板。
[0038]其余步驟按照實(shí)施例1。
[0039]所得原絲的纖度為1.21dtex，單絲強(qiáng)度為6.5cN/dtex，原絲密度為1.181。
[0040]【比較例I】
[0041]1、將經(jīng)蒸餾的丙烯腈(AN)、衣康酸(IA)按比例97:3、固含量20%，偶氮二異丁腈(AIBN)占共聚單體的0.4wt%，以二甲基亞砜(DMSO)為溶劑加入到反應(yīng)器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在38°C的恒定溫度下反應(yīng)20小時(shí)，得到二元丙烯腈共聚物紡絲液。然后紡絲液經(jīng)減壓脫除殘余單體和氣泡后，經(jīng)過5 μ m過濾材料的過濾，得到高性能聚丙烯腈共聚物紡絲原液。
[0042]2、噴絲擠出:采用濕法紡絲的方法進(jìn)行制備，紡絲原液經(jīng)過計(jì)量泵計(jì)量、再次過濾后，通過噴絲組件擠出；其中噴絲組件包含一層分配板。
[0043]3、凝固成型:通過噴絲頭擠出后進(jìn)入第I道凝固浴，凝固浴溫度20°C，濃度為50 %，牽伸比為-30 %，第2道凝固浴為40°C，濃度為40 %，牽伸比為100%，第3道凝固浴為60°C，濃度為30%，牽伸比為105%，得到初生纖維。
[0044]4、牽伸及水洗:初生纖維通過3道凝固后，進(jìn)行熱水3道牽伸，3道熱水牽伸溫度分別為70°C、80°C和90°C，牽伸倍數(shù)分別為1.6、1.6和1.8。經(jīng)過3道熱水牽伸后，絲條進(jìn)行9道水洗,采用階梯升溫的方式，1-3道水洗溫度為50°C, 4-6道水洗溫度為60°C, 7-9道水洗溫度為70°C，水洗階段不進(jìn)行牽伸。
[0045]5、上油及干燥致密化:將步驟3得到的纖維進(jìn)行I道上油后進(jìn)行干燥致密化，溫度為85°C,隨后再進(jìn)行一次上油，上油后，進(jìn)行第2道干燥致密化,干燥致密化的溫度為125。。。
[0046]6、蒸汽牽伸:將步驟4得到的纖維進(jìn)行蒸汽牽伸，蒸汽牽伸的壓力為0.4Mpa，牽伸比為2倍。
[0047]7、蒸汽熱定型及收絲:將步驟5得到的纖維進(jìn)行蒸汽熱定型后收絲，得到高性能碳纖維原絲,蒸汽熱定型的壓力為0.2Mpa。
[0048]紡絲過程不穩(wěn)定，毛絲多，所得原絲的纖度為1.21dtex，單絲強(qiáng)度為4.3cN/dtex,原絲密度為1.173。
[0049]【比較例2】
[0050]1、原液制備:將經(jīng)蒸餾的丙烯腈(AN)、衣康酸(IA)按比例97:3、固含量20%，偶氮二異丁腈(AIBN)占共聚單體的0.4wt%，以二甲基亞砜(DMSO)為溶劑加入到反應(yīng)器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在38°C的恒定溫度下反應(yīng)20小時(shí)，得到二元丙烯腈共聚物紡絲液。然后紡絲液經(jīng)減壓脫除殘余單體和氣泡后，經(jīng)過5 μ m過濾材料的過濾，得到高性能聚丙烯腈共聚物紡絲原液。
[0051]2、噴絲擠出:采用濕法紡絲的方法進(jìn)行制備，紡絲原液經(jīng)過計(jì)量泵計(jì)量、再次過濾后，通過噴絲組件擠出；其中噴絲組件所包含的多層結(jié)構(gòu)分配板具體設(shè)計(jì)為過濾層第一層5 μ m,第二層3 μ m,支撐層第一層8 μ m,第二層12 μ m,支撐層面朝噴絲板。
[0052]其余步驟按照實(shí)施例1。
[0053]所得原絲的纖度為1.21dtex,單絲強(qiáng)度為5.3cN/dtex,原絲密度為1.175。
[0054]【比較例3】
[0055]1、原液制備:將經(jīng)蒸餾的丙烯腈(AN)、衣康酸(IA)按比例97:3、固含量20%，偶氮二異丁腈(AIBN)占共聚單體的0.4wt%，以二甲基亞砜(DMSO)為溶劑加入到反應(yīng)器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在38°C的恒定溫度下反應(yīng)20小時(shí)，得到二元丙烯腈共聚物紡絲液。然后紡絲液經(jīng)減壓脫除殘余單體和氣泡后，經(jīng)過5 μ m過濾材料的過濾，得到高性能聚丙烯腈共聚物紡絲原液。
[0056]2、噴絲擠出:采用濕法紡絲的方法進(jìn)行制備，紡絲原液經(jīng)過計(jì)量泵計(jì)量、再次過濾后，通過噴絲組件擠出；其中噴絲組件所包含的多層結(jié)構(gòu)分配板具體設(shè)計(jì)為過濾層第一5 μ m,第二層3 μ m,支撐層第一層8 μ m,第二層8 μ m,支撐層面朝噴絲板。
[0057]其余步驟按照實(shí)施例1。
[0058]所得原絲的纖度為1.21dtex,單絲強(qiáng)度為5.8cN/dtex,原絲密度為1.176。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚丙烯腈基碳纖維原絲的制備方法，包括以下步驟: (1)原液制備:將溶劑、丙烯腈、共聚單體和引發(fā)劑聚合得到紡絲原液，原液經(jīng)脫單和脫泡后，經(jīng)過過濾得到高性能聚丙烯腈共聚物紡絲原液； (2)噴絲擠出:經(jīng)計(jì)量的紡絲原液經(jīng)再次過濾后，通過噴絲組件擠出，經(jīng)過凝固成型，得到初生纖維； (3)初生纖維經(jīng)過牽伸及水洗、上油及干燥致密化、蒸汽牽伸、熱定型及收絲得到高性能聚丙烯腈基碳纖維原絲； 其中，所述的噴絲組件包含多層結(jié)構(gòu)分配板，所述多層結(jié)構(gòu)分配板層數(shù)為2-10層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯腈基碳纖維原絲的制備方法，其特征在于所述的分配板至少有一層濾網(wǎng)層和一層支撐網(wǎng)層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚丙烯腈基碳纖維原絲的制備方法，其特征在于所述的濾網(wǎng)層孔徑以及支撐網(wǎng)層孔徑均由外向里減小。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚丙烯腈基碳纖維原絲的制備方法，其特征在于所述的過濾網(wǎng)孔徑在1-100 μ m，支撐網(wǎng)孔徑是過濾網(wǎng)的1-100倍。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚丙烯腈基碳纖維原絲的制備方法，其特征在于所述的分配板的材質(zhì)為鋼絲。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯腈基碳纖維原絲的制備方法，其特征在于所述凝固成型采用至少兩級凝固方式，凝固浴介質(zhì)為二甲亞砜的水溶液，凝固浴的濃度采用階梯遞減濃度凝固，質(zhì)量濃度在10% -80%，凝固浴的溫度均控制在20?70°C，首道凝固浴為負(fù)牽伸，牽伸比為-5%?-50%，后續(xù)凝固的牽伸比為I?3。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯腈基碳纖維原絲的制備方法，其特征在于凝固浴濃度為20%?70%之間，凝固浴的溫度為30?60°C，首道凝固浴為負(fù)牽伸，牽伸比為-20%?-40%。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯腈基碳纖維原絲的制備方法，其特征在于所述熱水牽伸采用60?90°C多道熱水進(jìn)行牽伸，熱水牽伸比均控制在I?3倍。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯腈基碳纖維原絲的制備方法，其特征在于所述水洗采用采用40?80°C多道水洗，采用階梯升溫的方式，水洗階段不進(jìn)行牽伸。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯腈基碳纖維原絲的制備方法，其特征在于所述上油采用的油劑為氨改性硅油，油劑的濃度為0.lwt%? lwt% ;所述的干燥致密化的溫度優(yōu)選為 40 ?140°C。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚丙烯腈基碳纖維原絲的制備方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中采用普通噴絲板易堵孔，斷絲率大，紡絲所得的碳纖維原絲強(qiáng)度低，性能不穩(wěn)定的問題。通過采用包括以下步驟：1)原液制備：將溶劑、丙烯腈、共聚單體和引發(fā)劑聚合得到紡絲原液，原液經(jīng)脫單和脫泡后，經(jīng)過過濾得到高性能聚丙烯腈共聚物紡絲原液；2)噴絲擠出：經(jīng)計(jì)量的紡絲原液經(jīng)再次過濾后，通過噴絲組件擠出，經(jīng)過凝固成型，得到初生纖維；3)初生纖維經(jīng)過牽伸及水洗、上油及干燥致密化、蒸汽牽伸、熱定型及收絲得到高性能碳纖維原絲；其中，所述的噴絲組件包含層數(shù)為2-10層的多層結(jié)構(gòu)分配板的技術(shù)方案較好的解決了該問題，可用于的碳纖維原絲的工業(yè)生產(chǎn)中。
【IPC分類】D01D11/00, D01D5/06, D01D10/06, D01F6/38, D01F9/22, D01F11/06, D01D5/14
【公開號】CN105671669
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】張靜, 沈志剛, 屠曉萍, 趙微微
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2014年11月20日