[发明专利]碳纤维的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机化学领域，属于高分子材料制造技术，具体地说一种用于生产高质量、廉价碳纤维的生产方法。

背景技术

众所周知，碳纤维作为高性能纤维增强复合材料广泛用于航空航天、国防军工、体育休闲用品、汽车制造和建筑业等各大工业领域，近年来，对碳纤维的需求更是呈现出大幅增长的态势，但高昂的价格也让许多普通用户望而却步，市场需要碳纤维生产厂家能够提供大量具有高质量廉价的碳纤维，而生产高质量廉价的碳纤维也是每一个碳纤维生产厂家所追求的终极目标。制造碳纤维用的碳纤维生产线是由退丝机、氧化炉、碳化炉、表面处理设备(电解机、水洗机、上浆机、烘干炉)和收丝机等组成，其中，氧化炉是生产高质量碳纤维的关键设备之一。多束原丝从退丝机上退卷，再通过导辊的牵引，原丝丝束在导辊上排成单层的布面状(原丝丝束间留有一定的间隙)进入氧化炉进行预氧化处理，进入氧化炉的原丝受到从炉内不同方向吹来的热空气的作用，在一定的温度条件下，原丝与热空气发生反应，目的是使原丝能够完全的被氧化处理，以去除原丝化学组成中的H、N等元素，达到碳元素富集和纤维定型的目的，而当原丝在氧化炉内氧化不充分时，应会导致纤维在碳化过程中分子结构排列不规整，在同等的张力负荷下伸长也不一样，取向度会变差，最终导致碳纤维的力学性能不合格。而要想使原丝在氧化炉内的预氧化处理能够充分，首要的是要保证炉内的热空气流动性要好，空气流动线路上要尽量减小阻力。目前各生产厂家能够采取的办法均是增大原丝丝束间的间隙，减少进入炉内的原丝丝束数量，或采用增大热空气的流动速度，而风速大，容易把纤维吹断开成毛丝，影响使用，这样一来，虽然一定程度上保证了碳纤维的力学性能指标，但是面纤维的产量和质量却随之大幅下降，生产成本会骤增。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明目的在于，提供一种生产成本低、所生产的碳纤维质量好的碳纤维生产方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：多束原丝从退丝机上退卷，分为上层原丝、中层原丝、下层原丝，上层原丝与中层原丝之间、中层原丝与下层原丝之间分别设有导辊，再通过两个导辊的牵引，上层原丝、中层原丝、下层原丝在导辊上排成布面状，上层原丝、中层原丝、下层原丝在炉口上炉板与炉口下炉板之间排列成三层的布状形式进入氧化炉内进行预氧化处理，原丝束之间的间距及中层原丝与上层原丝、下层原丝之间的间距≥5mm，进入氧化炉内的原丝受到从炉内不同方向吹来的热空气的作用，在180℃～300℃的温度条件下，原丝与热空气发生反应，达到碳元素富集和纤维定型，在传动辊的驱动下，经氧化处理后的三层布状形式的原丝经氧化炉出口位置的导辊导向从氧化炉内输出。

本发明的有益效果是，该方法与传统生产工艺相比较，在保证碳纤维质量不变甚至略有提高前题下，提高了单位时间内碳纤维的产量，从而降低生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的工艺流程示意图。

图中1.导辊，2.炉口上炉板，3.炉口下炉板，4.上层原丝，5.中层原丝，6.下层原丝，7.传动辊。

具体实施方式

在图1中，多束原丝从退丝机上退卷，分为上层原丝4、中层原丝5、下层原丝6，上层原丝4与中层原丝5之间、中层原丝5与下层原丝6之间分别设有一个导辊1，再通过两个导辊1的牵引，上层原丝4、中层原丝5、下层原丝6在导辊上排成布面状，上层原丝4、中层原丝5、下层原丝6经炉口上炉板2与炉口下炉板3之间排列三层的布状形式进入氧化炉内进行预氧化处理，原丝束之间的间距及中层原丝5与上层原丝4、下层原丝6之间的间距≥5mm，进入氧化炉内的原丝受到从炉内不同方向吹来的热空气的作用，在180℃～300℃的温度条件下，原丝与热空气发生反应，达到碳元素富集和纤维定型，在传动辊7的驱动下，经氧化处理后的三层布状形式的原丝经氧化炉出口位置的导辊导向从氧化炉内输出。