制备中间相沥青基碳纤维的多流道均压混合纺丝组件制造技术

本发明专利技术提供的制备中间相沥青基碳纤维的多流道均压混合纺丝组件，括原料进口板，原料进口板的下方依次布置有圆环形混合多孔板、集合分散板、混合多孔板、混合分配板、喷丝板和组件外套。熔融聚合物进入组件后，首先进过同心圆迷宫型S型结构的流道，使得进入纺丝组件的熔融聚合物在此进行了初步的混合；其次再通过一系列圆孔形混合流道的分散、集合、混流等流动过程，使其进一步混合均匀；最后在通过多层过滤网，使其内部残余气泡破裂，大粒径颗粒细化、让熔融聚合物的混合更均匀；从而使纺出的纤维品质提高，纤维性能的一致性和纺丝过程的稳定性得到改善。

【技术实现步骤摘要】
制备中间相沥青基碳纤维的多流道均压混合纺丝组件
本专利技术属于材料领域，具体涉及制备中间相沥青基碳纤维的多流道均压混合纺丝组件。
技术介绍
碳纤维具有密度小，强度大，模量高，导热好的优点，是先进复合材料最重要的增强体，是高新科技领域中新型工业材料的典型代表，经过几十年的发展历程，逐渐形成了以聚丙烯腈碳纤维为主的高强碳纤维和中间相沥青基高模碳纤维。由于石墨晶体结构沿纤维轴高度取向，中间相沥青基碳纤维具有高模量，高导热的特点，加上其具有负的热膨胀系数，故其特别适合用于制备高导热以及对尺寸稳定精度高的复合材料，应用于卫星，导弹及太空温差大的环境。现有的技术通过可纺中间相沥青制备碳纤维长丝，但是合成的中间相沥青原料是混合物，其中有各种的轻组分，以及在合成和调制中间相沥青原料时混入的其他微量杂质，因而在纺丝过程中会出现流道堵塞、断丝频繁，性能不稳，丝径不一等缺陷。现有的纺丝组件功能单一，结构简单，无法解决原料中的上述问题，不能进一步提高碳纤维的品质，很难满足现有的国内军工航空航天及民用市场对高性能碳纤维的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供制备中间相沥青基碳纤维的多流道均压混合纺丝组件，解决了现有纺丝组件在纺丝过程中出现的流道堵塞、断丝频繁、性能不稳和丝径不一的缺陷。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供的制备中间相沥青基碳纤维的多流道均压混合纺丝组件，包括原料进口板，原料进口板的下方依次布置有圆环形混合多孔板、集合分散板、混合多孔板、混合分配板和喷丝板，其中，原料进口板上开设有原料进口流道，原料进口板和圆环形混合多孔板之间设置有S型结构的流道；圆环形混合多孔板和集合分散板之间设置有圆柱形结构的第一空腔；集合分散板和混合多孔板之间设置有圆锥形结构第二空腔；混合多孔板和混合分配板之间设置有圆柱形结构的第三空腔，混合分配板和喷丝板之间设置有圆锥形结构的的第四空腔；集合分散板和混合多孔板之间设置有第一过滤网，混合多孔板和混合分配板之间设置有第二过滤网，混合分配板和喷丝板之间设置有第三过滤网。优选地，原料进口板的一端端面上以原料进口流道为中心向外延伸开设有三个环形槽，分别为第一环形槽、第二环形槽和第三环形槽，其中，第三环形槽的槽宽大于第二环形槽和第一环形槽的槽宽。优选地，圆环形混合多孔板的一端端面设置有三个圆环形结构的凸台，所述凸台与原料进口板上的三个环形槽内相配合形成S型结构的流道；圆环形混合多孔板上开设有与原料进口板上的第三环形槽位置相对应的呈环形阵列布置的第一圆孔形混合流道；所述第一圆孔形混合流道用于连通S型结构的流道和第一空腔。优选地，集合分散板的一端端面上开设有圆柱结构的第一凹槽；集合分散板的另一端端面上开设有圆锥结构的第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽之间通过开设在集合分散板中心位置的第二圆孔形混合流道连通。优选地，混合多孔板上开设有呈环形阵列布置的第三圆孔形混合流道。优选地，混合分配板的上端面和混合多孔板的下端面之间形成有圆柱形结构的第三空腔；混合分配板的下端端面是圆锥形结构的第二凹槽，混合分配板中心开设有呈圆形阵列布置的第四圆孔形混合流道。优选地，喷丝板的上端端面和混合多孔板下端面的第二凹槽之间形成有圆锥形结构的第四空腔；喷丝板上开设有呈环形阵列布置的喷丝孔。优选地，原料进口板、圆环形混合多孔板、集合分散板、混合多孔板、混合分配板和喷丝板通过组件外套紧固连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的制备中间相沥青基碳纤维的多流道均压混合纺丝组件，熔融聚合物进入组件后，首先进过同心圆迷宫型S型结构的流道，在这个流动过程中，熔融聚合物沿着流道壁反复爬升、下降、扩散、混合，使得进入纺丝组件的熔融聚合物在此进行了初步的混合；其次再通过一系列圆孔形混合流道的分散、集合、混流等流动过程，使其进一步混合均匀；最后在通过多层过滤网，使其内部残余气泡破裂，大粒径颗粒细化、让熔融聚合物的混合更均匀；使熔融聚合物到达纺丝组件喷丝孔时，已经经过了反复的内部混合、杂质及凝胶的多层过滤、聚合物在多个流道中的反复交叉混合，保证了各个喷丝孔处的聚合物内部压力基本相同，熔融聚合物混合均匀，杂质凝胶过滤干净，从而使纺出的纤维品质提高，纤维性能的一致性和纺丝过程的稳定性得到改善。同时，采用片层组合结构，每一个片层结构实现一种功能，每一个结构单元外形结构参数相同或者相近，可实现自由组合、更换、调整。本专利技术纺丝组件集成了混合、过滤、均压等功能，每一个功能由相应的结构单元实现，可根据具体的纺丝工艺要求，自由组合结构单元。而且可随时改进设计，增加或者删减功能模块，根据原丝性能要求，更换不同的功能结构单元，可以实现纺丝组件的多场合使用。本产品在设计之初就考虑了通用化和模块化要求，留有可随时更换的对接窗口，以适应各种纺丝工艺变化。同时本专利技术纺丝组件提高了整体的使用寿命，在长期使用中无论那个结构出现问题和故障，可随时更换。不会再出现因一个小缺陷导致整个纺丝组件报废的情况，节约了成本，也提高了生产效率。附图说明图1是纺丝组件结构的主视图；其中，1、原料进口板；2、圆环形混合多孔板；3、集合分散板；4、混合多孔板5、混合分配板；6、喷丝板；61、喷丝孔；7、组件外套；Ⅰ、第一过滤网；Ⅱ、第二过滤网；Ⅲ、第三过滤网；Ⅳ、密封垫；Ⅴ、碳纤维。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，本专利技术提供的制备中间相沥青基碳纤维的多流道均压混合纺丝组件(以下简称纺丝组件)，具有使熔融聚合物流动、混合、过滤、均压的功能。具体包括原料进口板1、圆环形混合多孔板2、集合分散板3、混合多孔板4、混合分配板5、喷丝板6、组件外套7、第一过滤网Ⅰ、第二过滤网Ⅱ、第三过滤网Ⅲ、密封垫Ⅳ、碳纤维Ⅴ。其中，上述的原料进口板1位于整个纺丝组件的最上端，其下面是圆环形混合多孔板2。圆环形混合多孔板2下面是集合分散板3。集合分散板3下面是混合多孔板4，两者之间设置有第一过滤网Ⅰ。混合多孔板4下面是混合分配板5，两者之间设置有第二过滤网Ⅱ。混合分配板5下面是喷丝板6，两者之间设置有第三过滤网Ⅲ。原料进口板1、圆环形混合多孔板2、集合分散板3、混合多孔板4、混合分配板5、喷丝板6都安装在组件外套7中，原料进口板1与组件外套7之间设置有密封垫Ⅳ。纺丝组件组装完成后，通过螺钉压紧固定，使上述的结构单元、功能单元统一成整体，组成了制备中间相沥青基碳纤维的多流道均压混合纺丝组件。具体地，原料进口板1为两阶台阶式结构，组件外套7与原料进口板1的大端下端面相接触，且通过紧固螺丝连接。原料进口板1的中心位置开设有原料进口流道，原料进口流道是熔融聚合物进入纺丝组件的通道，其流道过流截面为圆形。同时，原料进口板1的一端端面上以原料进口流道为中心向外延伸开设有三个环形槽，分别为第一环形槽、第二环形槽和第三环形槽，其中，第三环形槽的槽宽大于第一环形槽和第二环形槽的槽宽。三个环形槽构成熔融聚合物进行反复混合的空间，熔融聚合物在此进行均压、混合、缓冲后，由此流出到下一结构单元。圆环形混合多孔板2的一端端面设置有三个圆环形结构的凸台，所述凸台插入至原料进口板1上的环形槽内，使得原料进口板1与圆环形混合多孔板2的交接处形成以原料进口流道为中心向外延伸的S型结构的流道，熔融聚合物在此进本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备中间相沥青基碳纤维的多流道均压混合纺丝组件，其特征在于：包括原料进口板(1)，原料进口板(1)的下方依次布置有圆环形混合多孔板(2)、集合分散板(3)、混合多孔板(4)、混合分配板(5)和喷丝板(6)，其中，原料进口板(1)上开设有原料进口流道，原料进口板(1)和圆环形混合多孔板(2)之间设置有S型结构的流道；圆环形混合多孔板(2)和集合分散板(3)之间设置有圆柱形结构的第一空腔；集合分散板(3)和混合多孔板(4)之间设置有圆锥形结构第二空腔；混合多孔板(4)和混合分配板(5)之间设置有圆柱形结构的第三空腔，混合分配板(5)和喷丝板(6)之间设置有圆锥形结构的的第四空腔；集合分散板(3)和混合多孔板(4)之间设置有第一过滤网(Ⅰ)，混合多孔板(4)和混合分配板(5)之间设置有第二过滤网(Ⅱ)，混合分配板(5)和喷丝板(6)之间设置有第三过滤网(Ⅲ)。

【技术特征摘要】
1.制备中间相沥青基碳纤维的多流道均压混合纺丝组件，其特征在于：包括原料进口板(1)，原料进口板(1)的下方依次布置有圆环形混合多孔板(2)、集合分散板(3)、混合多孔板(4)、混合分配板(5)和喷丝板(6)，其中，原料进口板(1)上开设有原料进口流道，原料进口板(1)和圆环形混合多孔板(2)之间设置有S型结构的流道；圆环形混合多孔板(2)和集合分散板(3)之间设置有圆柱形结构的第一空腔；集合分散板(3)和混合多孔板(4)之间设置有圆锥形结构第二空腔；混合多孔板(4)和混合分配板(5)之间设置有圆柱形结构的第三空腔，混合分配板(5)和喷丝板(6)之间设置有圆锥形结构的的第四空腔；集合分散板(3)和混合多孔板(4)之间设置有第一过滤网(Ⅰ)，混合多孔板(4)和混合分配板(5)之间设置有第二过滤网(Ⅱ)，混合分配板(5)和喷丝板(6)之间设置有第三过滤网(Ⅲ)。2.根据权利要求1所述的制备中间相沥青基碳纤维的多流道均压混合纺丝组件，其特征在于：原料进口板(1)的一端端面上以原料进口流道为中心向外延伸开设有三个环形槽，分别为第一环形槽、第二环形槽和第三环形槽，其中，第三环形槽的槽宽大于第二环形槽和第一环形槽的槽宽。3.根据权利要求2所述的制备中间相沥青基碳纤维的多流道均压混合纺丝组件，其特征在于：圆环形混合多孔板(2)的一端端面设置有三个圆环形结构的凸台，所述凸台与原料进口板(1)上的三个环形槽内相配合形成S型结构的流道；圆环形混合多孔板(2)上开设有与原料...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜军伟，
申请(专利权)人：西安天运新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61