[实用新型]一种碳纤维原丝洗涤装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及碳纤维生产领域，进一步地说，是涉及一种碳纤维原丝洗涤装置。

背景技术

碳纤维作为一种高新技术材料，具有高强度、高模量、低密度、耐高温、高电导和热导等优点，广泛应用于航空、汽车、文体等领域。聚丙烯腈基碳纤维原丝是制备碳纤维的重要原料，原丝的品质对碳纤维质量起到决定性作用。

硫氰酸钠一步法制备碳纤维是通常采用硫氰酸钠为溶剂，丙烯腈、第二单体丙烯酸甲酯、第三单体衣康酸为原料，偶氮二异丁腈为引发剂进行三元聚合反应，经过脱单、脱泡后得到聚丙烯腈聚合液。聚合原液经过计量后，通过喷丝头进入凝固浴形成初生纤维，初生纤维经过预热浴进行预热处理和牵伸，然后进入水洗，水洗之后进行酸洗，再经过上油、干燥等过程得到碳纤维原丝。

由于采用了硫氰酸钠为溶剂，在纺丝过程中，会有一定量的钠离子包裹在碳纤维初生纤维内，纤维经过酸洗槽处理以后，纤维丝束上附着酸洗残留物和钠离子，影响碳纤维性能。钠离子含量过高会影响碳纤维的电、热性能，在预氧化过程中，三元共聚丙烯腈原丝中含有羧酸基，可使环化放热缓和，而钠离子对羧酸起中和作用，使环化放热趋于集中。在高温下，金属杂质逐渐逸出，残留下孔隙，致使碳纤维表面缺陷，影响碳纤维的强度。

碳纤维原丝水洗的主要方法有浸洗和浸洗加喷淋两种，现有的技术中，经过酸洗处理的碳纤维丝束，浸渍通过装有脱盐水的长形洗涤槽，起到洗涤丝束的作用。这样的洗涤方式主要有两个缺陷，一方面是洗涤槽长度过短，仅6米长，丝束在水浴中停留时间短，因丝束中残留钠离子与水洗时间成正比，所以不能充分洗涤丝束。另一方面是长形洗涤槽中没有设堰分区，水洗水流动时在洗涤槽两边容易形成死区，无法保持一定的浓度差，降低了水洗的效果。

实用新型内容

采用了硫氰酸钠为溶剂制备碳纤维原丝过程中，会有一定量的钠离子包裹在碳纤维初生纤维内，纤维经过酸洗槽处理以后，纤维丝束上附着酸洗残留物和钠离子，影响碳纤维性能。为解决现有技术中出现的问题，本实用新型提供了一种碳纤维原丝洗涤装置。可进行二次水洗，降低原丝中的钠离子含量，提高碳纤维原丝质量。

本实用新型的目的是提供一种碳纤维原丝洗涤装置。

包括：

水洗机导丝辊组、循环水槽、喷淋水泵、喷淋嘴、漂洗水槽；

水洗机导丝辊组布置在循环水槽上方，导丝辊上下交错排布，出口有挤压辊组，经过酸洗处理的丝束通过水洗机导丝辊组和挤压辊组，进入漂洗水槽；

水洗机导丝辊组上方设置有喷淋嘴；喷淋嘴与喷淋水泵连接。

其中，优选：

所述循环水槽底部设有蛇形加热盘管。

所述循环水槽分为三段水槽，每段单独循环水，逐层溢流；

所述循环水槽设有溢流堰和溢流口。

所述漂洗槽设有溢流堰和溢流口。

所述洗涤装置设置有挡水板，挡水板设置在相邻上下交错的两个导丝辊之间，与丝束在相邻上下两个导丝辊组运行方向平行，丝束在喷淋管和挡水板之间通过。挡水板与丝束间隔距离可调节。

脱盐水罐、脱盐水输送泵、板式换热器依次连接后分别连接漂洗水槽和循环水槽。

一种碳纤维原丝洗涤方法：

包括：

1)脱盐水加热后，分别输送至水洗机和漂洗水槽；

2)漂洗水槽内脱盐水通过溢流进入水洗机循环水槽，和水洗机补加脱盐水在循环水槽逐层溢流，方向与丝束前进方向相反；

3)丝束经过酸洗处理后进入水洗机，喷淋水从喷淋嘴喷出成雾化水，对丝束洗涤；

4)丝束经洗涤后进入漂洗槽进行漂洗，丝束前进方向与脱盐水在漂洗槽的流动方向相反。

其中，优选：

脱盐水温度为45-55℃；

喷淋水温度为50-60℃。

初生纤维丝束在所述装置内停留时间为60-144秒；

初生纤维丝束在漂洗水槽停留时间为1-5秒。

本实用新型具体可采用以下技术方案：