一种碳纤维原丝预氧化设备及方法技术

本发明专利技术提出一种碳纤维原丝预氧化设备及方法，设备设有供料装置、炉体、收卷机组，炉体的前端设有一出液口、后端设有一进液口；炉体处设有微波磁控管、供液装置，设有一控制单元与该收卷装置、微波磁控管及供液装置连接。本发明专利技术提出了一种碳纤维原丝预氧化方法，在纺丝阶段，在原丝中混入碳含量高且能够被微波激发产生氧自由基引发剂，然后将原丝引入非极性冷却液中，不借助外界氧气，而是用微波激发氧自由基直接对原丝进行原位预氧化，有效避免皮芯结构产生。同时，在冷却液中进行预氧化，可以通过冷却液与纤维的换热及时移除反应热，实现低温预氧化，提高预氧化纤维性能。选择非极性液体作为纺丝液可以避免其吸收微波，从而尽可能避免微波损失。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维原丝预氧化设备及方法
本专利技术涉及新型材料制备领域，尤其涉及一种碳纤维原丝预氧化设备及方法。
技术介绍
碳纤维是发展国防军工与国民经济的重要战略物资，是技术密集型关键材料，主要应用于航天航空、国防军工、汽车、船舶以及高端体育用品等领域。由于碳纤维具有轻质、高强、耐腐蚀、高模量等特性，因此碳纤维在国防军工以及航天航空领域有着不可替代的重要作用。用于制备碳纤维的前驱体有很多种，其中聚丙烯腈(PAN)基碳纤维占碳纤维总产量的90％以上。预氧化是生产PAN基碳纤维的重要环节，不仅控制着碳纤维的产量，而且对碳纤维的性能、碳收率有着重要影响。预氧化时间长达80-100min，约占碳纤维生产全过程的90％。虽然原丝预氧化的研究始于20世纪50年代，但它现在仍然是制约碳纤维性能和产量的关键。提高预氧化质量和缩短预氧化时间是预氧化过程中的两个技术瓶颈。目前工业化生产碳纤维过程中，预氧化多采用梯度升温的预氧化方式。这种传统的预氧化方式，主要是通过热环境的热辐射、热对流及热传导，对原丝由外而内进行加热。而这种加热方式的后果是，原丝表层先发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维原丝预氧化设备，其特征在于：设有提供一含氧自由基引发剂的碳纤维原丝的一供料装置，装有冷却液、供碳纤维原丝通过并将碳纤维原丝预氧化为碳纤维预氧丝的一炉体，拖曳碳纤维原丝连续传送及将碳纤维预氧丝收取的一收卷机组，炉体的前端设有一出液口，炉体的后端的设有一进液口；炉体处设有供产生一微波的至少一微波磁控管，设有将一非极性冷却液由进液口进入炉体并收集由出液口流出炉体的非极性冷却液的一供液装置，供液装置与炉体的进液口及出液口相连，非极性冷却液由进液口进入炉体并由炉体的出液口排出；设有一控制单元与该收卷装置、微波磁控管及供液装置连接，由该控制单元控制收卷装置、微波磁控管及供液装置的运行，并可依...

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维原丝预氧化设备，其特征在于：设有提供一含氧自由基引发剂的碳纤维原丝的一供料装置，装有冷却液、供碳纤维原丝通过并将碳纤维原丝预氧化为碳纤维预氧丝的一炉体，拖曳碳纤维原丝连续传送及将碳纤维预氧丝收取的一收卷机组，炉体的前端设有一出液口，炉体的后端的设有一进液口；炉体处设有供产生一微波的至少一微波磁控管，设有将一非极性冷却液由进液口进入炉体并收集由出液口流出炉体的非极性冷却液的一供液装置，供液装置与炉体的进液口及出液口相连，非极性冷却液由进液口进入炉体并由炉体的出液口排出；设有一控制单元与该收卷装置、微波磁控管及供液装置连接，由该控制单元控制收卷装置、微波磁控管及供液装置的运行，并可依照预氧化相关要求及碳纤维原丝的特性调整收卷装置的转速、微波磁控管的功率及供液装置流量等相关运行参数。


2.根据权利要求1所述的一种碳纤维原丝预氧化设备，其特征在于：微波加热单元有若干个磁控管。


3.根据权利要求2所述的一种碳纤维原丝预氧化设备，其特征在于：若干个磁控管设置于炉体的单侧。


4.根据权利要求2所述的一种碳纤维原丝预氧化设备，其特征在于：若干个磁控管设置于炉体相对排列。


5.根据权利要求2所述的一种碳纤维原丝预氧化设备，其特征在于：若干个磁控管设置于炉体交错排列。


6.一种碳纤维原丝预氧化方法，其特征在于：第1步，在纺丝原液中加入氧自由基引发剂，混合均匀后，制得纺丝液，置入纺丝装置中，进行纺丝，制得碳纤维原丝；第2步，将第一步中所得碳纤维原丝通过传...

【专利技术属性】
技术研发人员：程礼盛，王晨晖，丁玉梅，谭晶，杨卫民，刘晗，宋立健，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11