一种电控型聚丙烯腈原丝微波预氧化工艺制造技术

本发明专利技术涉及碳纤维技术领域，具体涉及一种电控型聚丙烯腈原丝微波预氧化工艺，包括：S1：将水解粘合剂融入去离子水中，形成粘合溶液；S2：将设定量的炭黑与去离子水混合，形成悬浮液；S3：将聚丙烯腈原丝浸入粘合溶液中，在完全干燥前取出；S4：将聚丙烯腈原丝浸入悬浮液中，浸渍设定时间后取出完全干燥；S5：将聚丙烯腈原丝在设定条件下送入微波氧化炉中进行氧化。本发明专利技术中，在并不吸波的聚丙烯腈原丝表面涂敷碳材料吸波物质，可在进入微波氧化炉后通过炭黑吸收微波量，从而使得聚丙烯腈原丝表面获得热能而实现预氧化，通过合理控制微波功率和预氧化时间可有效实现预氧化效果的控制，同时，通过供电的合理控制可在预氧化阶段有效降低原丝处理的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种电控型聚丙烯腈原丝微波预氧化工艺
本专利技术涉及碳纤维
，尤其涉及一种电控型聚丙烯腈原丝微波预氧化工艺。
技术介绍
碳纤维（CarbonFibre）是纤维状的碳材料，及其化学组成中碳元素占总质量的90%以上。碳纤维及其复合材料具有高比强度，高比模量，耐高温，耐腐蚀，耐疲劳，抗蠕变，导电，传热和热膨胀系数小等一系列优异性能，它们既可以作为结构材料承载负荷，又可以作为功能材料发挥作用。因此，碳纤维及其复合材料近年来发展十分迅速。可以用来制取碳纤维的原料有许多种，按它的来源主要分为两大类，一类是人造纤维，如粘胶丝，人造棉，木质素纤维等，另一类是合成纤维，它们是从石油等自然资源中提纯出来的原料，再经过处理后纺成丝的，如腈纶纤维，沥青纤维，聚丙烯腈纤维等。聚丙烯腈基碳纤维的炭化收率比粘胶纤维高，可达45%以上，而且因为生产流程，溶剂回收，三废处理等方面都比粘胶纤维简单，成本低，原料来源丰富，加上聚丙烯腈基碳纤维的力学性能，尤其是抗拉强度，抗拉模量等为三种碳纤维之首，所以是目前应用领域最广，产量也最大的一种碳纤维。从聚丙烯腈原丝到最终的碳纤维成型过层中，需要进行近百分钟的预氧化，现有的预氧化过程是碳纤维成本消耗巨大的过程，严重的制约了碳纤维生产成本的降低。鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种电控型聚丙烯腈原丝微波预氧化工艺，使其更具有实用性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种电控型聚丙烯腈原丝微波预氧化工艺，有效降低聚丙烯腈原丝预氧化过程的生产成本。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种电控型聚丙烯腈原丝微波预氧化工艺，包括：S1：制备粘合溶液，将水解粘合剂融入去离子水中，形成粘合溶液；S2：制备炭黑涂层液，将设定量的炭黑与去离子水混合，形成悬浮液；S3：将表面洁净的聚丙烯腈原丝浸入步骤S1中所制备的粘合溶液中，在完全干燥前取出；S4：将干燥设定时间后的所述聚丙烯腈原丝浸入所述悬浮液中，浸渍设定时间后取出，并完全干燥；S5：将干燥后的所述聚丙烯腈原丝在设定条件下送入微波氧化炉中进行预氧化。进一步地，制备炭黑涂层液，包括以下步骤：S11：称取设定量的炭黑粉末放入顶部开口的容器内；S12：将容器底部可压缩腔体内，混有有机分散剂的等离子水自所述容器底部的多孔位分若干次注入所述容器内，每次注入后均将所述容器内混合溶液全部自所述孔位吸出至可压缩腔体后再次按照设定压力注入，且每次注入量相对于上次注入量递增，直至所有混合溶液均注入至容器内。进一步地，还包括以下步骤：S13：对所述容器内的混合溶液进行超声处理，形成炭黑的悬浮液。进一步地，所述超声处理时间为1~1.5小时。进一步地，在所述聚丙烯腈原丝浸入所述悬浮液时，对所述悬浮液进行循环往复的振荡。进一步地，所述炭黑为乙炔炭黑。进一步地，所述炭黑与去离子水的质量比为10~15：100。进一步地，所述有机分散剂为羟甲基纤维素。进一步地，所述有机分散剂与所述去离子水的质量比为0.2~0.4：100。进一步地，所述聚丙烯腈原丝在悬浮液中的浸渍时间为15~20分钟。本专利技术的有益效果为：本专利技术中，在并不吸波的聚丙烯腈原丝表面涂敷碳材料吸波物质，可在进入微波氧化炉后通过炭黑吸收微波量，从而使得聚丙烯腈原丝表面获得热能而实现预氧化，通过合理控制微波功率和预氧化时间可有效实现预氧化效果的控制，在预氧化阶段有效降低原丝处理的成本，同时，通过供电的合理控制可在预氧化阶段有效降低原丝处理的成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为电控型聚丙烯腈原丝微波预氧化工艺的流程图；图2为聚丙烯腈原丝表面炭黑的涂敷过程示意图；图3为制备炭黑涂层液的过程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，一种电控型聚丙烯腈原丝微波预氧化工艺，包括：S1：制备粘合溶液，将水解粘合剂融入去离子水中，形成粘合溶液；S2：制备炭黑涂层液，将设定量的炭黑与去离子水混合，炭黑与去离子水的质量比为10~15：100，形成悬浮液；S3：将表面洁净的聚丙烯腈原丝浸入步骤S1中所制备的粘合溶液中，在完全干燥前取出；S4：将干燥设定时间后的聚丙烯腈原丝浸入悬浮液中，浸渍设定时间后取出，并完全干燥；S5：将干燥后的聚丙烯腈原丝在设定条件下送入微波氧化炉中进行预氧化。本专利技术中，在并不吸波的聚丙烯腈原丝表面涂敷碳材料吸波物质，可在进入微波氧化炉后通过炭黑吸收微波量，从而使得聚丙烯腈原丝表面获得热能而实现预氧化，通过合理控制微波功率和预氧化时间可有效实现预氧化效果的控制，在预氧化阶段有效降低原丝处理的成本，同时，通过供电的合理控制可在预氧化阶段有效降低原丝处理的成本。在粘合溶液和悬浮液制备完成后，使得原丝首先浸入粘合溶液而在表面形成一层粘合层，如图2中（a）到（b）所示，并在粘合层未完全干燥前取出，目的在于在原丝表面形成一层具有韧性的保护层，且通过该保护层同时起到均热的目的。在具体实施过程中，原丝容易因热量的不均匀性和瞬时增大而发生断裂，本实施例中，通过粘结层作为保护层，该保护层是完成覆盖的，不存在间断，一方面可在炭黑所吸收的微波量瞬间增大的过程中，通过自身所具有的韧性对原丝进行一定程度的保护，降低其断裂的几率；另一方面通过该层级的设置还可起到均热的目的，来自炭黑的热量通过粘合层得到分散，从而在对原丝进行加热的过程中可使得原丝受热更加均匀，也可有效缓解原丝断裂的情况，在实施过程中，由于炭黑在保护层的表面，因此其吸波过程并不会受到该层级的影响，可提高其吸波效率，从而进一步实现节能的目的。其中，在粘合层形成后，需要进行一定程度的干燥，从而保证其形状的稳定性，但是不能完全干燥，会影响对炭黑的粘合效果，具体的干燥时间需要根据悬浮液的固含量和在其中的浸渍时间、以及干燥的功率等综合确定；如图2中（c）所示，表面的炭黑均匀涂敷，即可在送入微波氧化炉中进行稳定的预氧化。在本专利技术中，为了实现保护层对炭黑的粘结性，需要进行连续的浸渍，从而避免因原丝取出后干燥而影响炭黑的涂敷效果，作为上述实施例的优选，在聚丙烯腈原丝浸入悬浮液时，对悬浮液进行循环往复的振荡，从而通过悬浮液中固体物质的循环往复运动实现更加均匀更加高效的涂敷，且可有效降低浸渍时间，提高生产效率。为了避免对原丝的影响，振荡的时间和幅度需要进行控制，具体的可通过对容纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电控型聚丙烯腈原丝微波预氧化工艺，其特征在于，包括：/nS1：制备粘合溶液，将水解粘合剂融入去离子水中，形成粘合溶液；/nS2：制备炭黑涂层液，将设定量的炭黑与去离子水混合，形成悬浮液；/nS3：将表面洁净的聚丙烯腈原丝浸入步骤S1中所制备的粘合溶液中，在完全干燥前取出；/nS4：将干燥设定时间后的所述聚丙烯腈原丝浸入所述悬浮液中，浸渍设定时间后取出，并完全干燥；/nS5：将干燥后的所述聚丙烯腈原丝在设定条件下送入微波氧化炉中进行预氧化。/n

【技术特征摘要】
1.一种电控型聚丙烯腈原丝微波预氧化工艺，其特征在于，包括：
S1：制备粘合溶液，将水解粘合剂融入去离子水中，形成粘合溶液；
S2：制备炭黑涂层液，将设定量的炭黑与去离子水混合，形成悬浮液；
S3：将表面洁净的聚丙烯腈原丝浸入步骤S1中所制备的粘合溶液中，在完全干燥前取出；
S4：将干燥设定时间后的所述聚丙烯腈原丝浸入所述悬浮液中，浸渍设定时间后取出，并完全干燥；
S5：将干燥后的所述聚丙烯腈原丝在设定条件下送入微波氧化炉中进行预氧化。


2.根据权利要求1所述的电控型聚丙烯腈原丝微波预氧化工艺，其特征在于，制备炭黑涂层液，包括以下步骤：
S11：称取设定量的炭黑粉末放入顶部开口的容器内；
S12：将容器底部可压缩腔体内，混有有机分散剂的等离子水自所述容器底部的多孔位分若干次注入所述容器内，每次注入后均将所述容器内混合溶液全部自所述孔位吸出至可压缩腔体后再次按照设定压力注入，且每次注入量相对于上次注入量递增，直至所有混合溶液均注入至容器内。


3.根据权利要求2所述的电控型聚丙烯腈原丝微波预氧化工艺，其特征在于，还包括以下步骤：
S13：...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈昆伦，刘时海，王秀岗，何梦瑶，曹义超，蒋丽霞，龚晓龙，王敏娟，谢美，
申请(专利权)人：常州市宏发纵横新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32