一种单丝高性能碳纤维原丝双工位预氧化机构制造技术

本实用新型专利技术涉及碳纤维生产技术领域，尤其涉及一种单丝高性能碳纤维原丝双工位预氧化机构，包括：对碳纤维原丝单丝进行预氧化，包括沿走丝方向设置的：第一加热工位，第一加热工位设置有第一风刀，第一风刀对碳纤维原丝表面吹出第一高温气体；电化学工位，电化学工位对经过的碳纤维原丝表面进行表面处理；第二加热工位，第二加热工位设置有第二风刀，第二风刀对碳纤维原丝表面吹出第二高温气体；牵引组件，牵引组件对碳纤维原丝进行主动牵引；其中，第一高温气体的温度大于第二高温气体。本实用新型专利技术中，对碳纤维原丝形成局部热环境，进行预氧化，且验证不同的表面处理的材质对碳纤维性能的影响，牵引组件的主动牵引，提供张力牵伸，防止纤维粉化。防止纤维粉化。防止纤维粉化。

【技术实现步骤摘要】
一种单丝高性能碳纤维原丝双工位预氧化机构


[0001]本技术涉及碳纤维生产
，尤其涉及一种单丝高性能碳纤维原丝双工位预氧化机构。

技术介绍

[0002]碳纤维具有高比强度、高比模量、耐疲劳、抗蠕变、耐腐蚀及热膨胀系数小等一系列优异性能，因而在航天、航空等国防尖端技术中被广泛用于碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）的增强体，也是民用工业更新换代的新型材料。在聚丙烯腈（PAN）基碳纤维制备过程中，预氧化阶段是必不可少的阶段之一，也是剧烈的结构转变阶段，其在空气气氛中进行，控制温度通常在180℃
‑
300℃之间。在预氧化阶段中主要发生环化、脱氢和氧化反应，热塑性PAN链状大分子结构转化非塑性耐热梯型结构，使得纤维在高温的碳化阶段能够不熔不燃，并保持纤维形态，化学反应复杂且工艺过程耗时最长（达1小时以上），是PAN基碳纤维制备过程中国内外研究的热点和难点之一。
[0003]PAN原丝经过预氧化和碳化转化为碳纤维是一个复杂的物理化学过程。在这过程中，PAN原丝由柔性材料变为脆性材料碳纤维。脆性材料的拉伸强度受控于缺陷，各类缺陷和杂质都将明显降低碳纤维的力学性能，成为制约提高碳纤维拉伸强度的最主要因素。因此，需要对生产工艺进行验证，而现有技术中多采用氧化炉进行批量生产，尚缺乏用于生产验证用碳纤维的预氧化设备。
[0004]公开于该
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部分的信息仅仅旨在加深对本技术的总体
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的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路
r/>[0005]本技术提供了一种单丝高性能碳纤维原丝双工位预氧化机构，从而有效解决
技术介绍
中的问题。
[0006]为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种单丝高性能碳纤维原丝双工位预氧化机构，对碳纤维原丝单丝进行预氧化，包括沿走丝方向设置的：
[0007]第一加热工位，所述第一加热工位设置有第一风刀，所述第一风刀对碳纤维原丝表面吹出第一高温气体；
[0008]电化学工位，所述电化学工位对经过的碳纤维原丝表面进行表面处理；
[0009]第二加热工位，所述第二加热工位设置有第二风刀，所述第二风刀对碳纤维原丝表面吹出第二高温气体；
[0010]牵引组件，所述牵引组件对碳纤维原丝进行主动牵引；
[0011]其中，所述第一高温气体的温度大于所述第二高温气体。
[0012]进一步地，所述牵引组件包括两牵引辊，两所述牵引辊旋向相反。
[0013]进一步地，所述第一高温气体温度为150摄氏度
‑
200摄氏度。
[0014]进一步地，所述第二高温气体温度为50摄氏度
‑
100摄氏度。
[0015]进一步地，还包括鼓风机和电加热器，所述鼓风机包括第一风道与第二风道，所述第一风道与所述第一风刀连通，所述第二风道与所述第二风刀连通，所述电加热器对所述第一风道和第二风道的气体进行加热。
[0016]进一步地，所述第一风刀与所述第二风刀吹气角度与碳纤维原丝走丝方向倾斜。
[0017]进一步地，所述电化学工位为电解池，所述电解池处设置有石墨导电辊，碳纤维原丝经过所述石墨导电辊进入所述电解池内。
[0018]进一步地，所述第一加热工位还包括导向辊，所述导向辊位于所述第一风刀后，所述导向辊为陶瓷辊。
[0019]本技术的有益效果为：本技术通过设置第一加热工位，对碳纤维原丝吹出第一高温气体，从而对碳纤维原丝形成局部热环境，碳纤维原丝在缓慢运动中，进行预氧化，通过控制碳纤维原丝的走丝速度，来控制预氧化时间，再通过电化学工位，对碳纤维原丝进行表面处理，验证不同的表面处理的材质对碳纤维性能的影响，再经过第二加热工位，对碳纤维原丝表面吹干，使其性能稳定，由于在预氧化过程中的热环境会发生物理收缩，构象增多，所以最后通过牵引组件的主动牵引，对碳纤维原丝提供张力牵伸，防止纤维粉化，减少其物理收缩，对碳纤维原丝的取向度由90%降低到预氧丝的75%左右。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本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。
[0021]图1为本技术的结构示意图；
[0022]图2为鼓风机和电加热器的结构示意图；
[0023]图3为第一加热工位的结构示意图；
[0024]图4为电化学工位的结构示意图；
[0025]图5为第二加热工位和牵引组件的结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0027]在本专利技术的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0028]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以
是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0029]如图1至5所示：一种单丝高性能碳纤维原丝双工位预氧化机构，包括：
[0030]对碳纤维原丝7单丝进行预氧化，包括沿走丝方向设置的：
[0031]第一加热工位1，第一加热工位1设置有第一风刀11，第一风刀11对碳纤维原丝7表面吹出第一高温气体；
[0032]电化学工位2，电化学工位2对经过的碳纤维原丝7表面进行表面处理；
[0033]第二加热工位3，第二加热工位3设置有第二风刀31，第二风刀31对碳纤维原丝7表面吹出第二高温气体；
[0034]牵引组件4，牵引组件4对碳纤维原丝7进行主动牵引；
[0035]其中，第一高温气体的温度大于第二高温气体。
[0036]通过设置第一加热工位1，对碳纤维原丝7吹出第一高温气体，从而对碳纤维原丝7形成局部热环境，碳纤维原丝7在缓慢运动中，进行预氧化，通过控制碳纤维原丝7的走丝速度，来控制预氧化时间，再通过电化学工位2，对碳纤维原丝7进行表面处理，验证不同的表面处理的材质对碳纤维性能的影响，再经过第二加热工位3，对碳纤维原丝7表面吹干，使其性能稳定，由于在预氧化过程中的热环境会发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单丝高性能碳纤维原丝双工位预氧化机构，对碳纤维原丝单丝进行预氧化，其特征在于，包括沿走丝方向设置的：第一加热工位，所述第一加热工位设置有第一风刀，所述第一风刀对碳纤维原丝表面吹出第一高温气体；电化学工位，所述电化学工位对经过的碳纤维原丝表面进行表面处理；第二加热工位，所述第二加热工位设置有第二风刀，所述第二风刀对碳纤维原丝表面吹出第二高温气体；牵引组件，所述牵引组件对碳纤维原丝进行主动牵引；其中，所述第一高温气体的温度大于所述第二高温气体。2.根据权利要求1所述的单丝高性能碳纤维原丝双工位预氧化机构，其特征在于，所述牵引组件包括两牵引辊，两所述牵引辊旋向相反。3.根据权利要求1所述的单丝高性能碳纤维原丝双工位预氧化机构，其特征在于，所述第一高温气体温度为150摄氏度
‑
200摄氏度。4.根据权利要求1所述的单丝高性能碳纤维原丝双工位预氧化机构，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈源，王志刚，孔伟，
申请(专利权)人：新创碳谷集团有限公司，
类型：新型
国别省市：