[发明专利]同步辐射原位在线纤维纺丝设备

说明书

技术领域

本发明涉及纤维纺丝设备，特别是涉及一种应用于同步辐射的原位在线纤维纺丝设备。

背景技术

纤维材料是一类与国民经济和国防安全密切相关的战略性关键材料。纤维材料在战略核武器和新一代战机等先进武器装备以及新型卫星、飞船等国防高技术领域有着广泛的应用，同时，纤维材料在能源工业、土木建筑、交通运输、海洋工程等国民经济重点领域及体育娱乐用品上均起着重要的作用。高性能纤维及复合材料作为新材料和战略材料，已成为国家“十二五”期间战略性新兴产业的发展重点之一，得到了党中央和国务院主要领导的高度重视。以碳纤维为例，优质的碳纤维原丝是生产高性能碳纤维的前提，碳纤维性能由PAN原丝的聚集态结构及其向碳纤维转化过程中微观结构的演变所决定，原丝结构致密化和组织细晶化是影响原丝和碳纤维质量的关键，而高分子量共聚物是实现原丝结构致密化和组织细晶化的基础。碳纤维及原丝中存在许多结构缺陷，如纤维中的杂质或气泡、皮芯结构、孔洞等，这些缺陷严重影响碳纤维及其原丝的性能。碳纤维缺陷的90％左右属于先天性结构缺陷，即由碳纤维原丝的组织结构“遗传”或“转化”而形成的。而这些缺陷产生的根源主要是来自纺丝成形过程。

由于纤维复杂的内部结构，对其结构的表征技术和结构的原位检测一直以来是研究重点。现有的高性能纤维的纺丝工艺设计，通常是在生产线开车前经反复调试后才确定的，这样不仅费时费力、调试周期长，而且缺乏对纤维纺丝过程中内部结构的实时探测，导致纤维的质量得不到保证。为了快速有效地找到纤维纺丝过程中最理想的工艺参数，需要对大量的纤维以及纤维的不同位点进行全面的结构分析和表征，因此，发展基于同步辐射的高性能纤维材料的原位实时研究装置至关重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题和目的是改进纤维纺丝过程中的工艺参数及解决纺丝过程中遇到的质量不稳定等问题，研究纤维在纺丝过程中内部结构的演变过程，阐明纤维原丝内部的缺陷与纺丝工艺条件之间的关联，寻找影响高性能纤维结构的关键参数，以提升高性能纤维工艺优化的效率，找到控制纤维原丝内缺陷的途径，为提高纤维制备过程中的质量稳定性提供依据和指导，提供一种同步辐射原位纤维纺丝设备。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种纤维纺丝设备，包括凝固浴槽，其特点在于：所述设备还包括一移动平台，所述移动平台包括平台支架、机座、上下平移电机、左右平移电机、上下固定件和设置于其上的上下传动螺纹孔、左右固定件和设置于其上的左右传动螺纹孔、同步带轮、导轨和固定在平台支架上的上下传动丝杠和左右传动丝杠，所述凝固浴槽和机座固定在导轨上，所述上下传动丝杠通过上下固定件支撑，顶端与导轨相抵，所述上下平移电机通过同步带轮旋转上下传动丝杠，支撑导轨进行上下移动；所述左右平移电机平行地固定在导轨上，驱动左右平移丝杠旋转，左右平移丝杠借助左右传动螺纹孔带动导轨相对平台支架左右移动。

较佳地，所述凝固浴槽上有至少一个通光孔。

较佳地，所述凝固浴槽呈形，包括由前、后、两侧及底板相连围成的槽体，所述的两侧板上各设置有一个冷却水进口管。

较佳地，所述凝固浴槽下凹部分及凝固浴槽水平部分放置有多个绕丝器。

较佳地，所述设备还包括一个液压辅助支撑装置，所述平台支架通过所述液压辅助支撑装置支撑所述导轨的端部。

较佳地，所述设备还包括一个弹性辅助支撑装置，所述平台支架通过所述弹性辅助支撑装置支撑所述导轨的端部。

较佳地，所述设备还包括一个设置于机座上的计量泵和一个设置于凝固浴槽后方的卷绕辊，所述计量泵和卷绕辊的变频电机通过外接的计算机来控制。

较佳地，所述设备还包括一加热系统和一脱泡釜，所述加热系统包括一个加热带，所述加热带均匀缠绕在脱泡釜上。

较佳地，所述导轨和机座由铝型材制成。

本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的有益效果在于：

1)本装置真实地模拟工业生产线的生产过程，其结构合理，操作方便；

2)本装置使用范围宽，可以应用于多种能采用湿法纺丝或干-湿法纺丝的纤维制备过程进行原位跟踪；本装置可用于SAXS(小角X射线散射)、XRD(X射线衍射)、XAFS(X射线吸收精细结构谱)等同步辐射装置的探测研究；

3)本装置与同步辐射装置配合使用，实时动态地原位研究各关键工序中的纤维内部结构特性及演变规律，为提高纤维的性能、保证纤维产品的质量稳定性提供有利的技术支持。