[发明专利]一种以环形喷丝板制备干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维的方法

说明书

本发明公开了一种以环形喷丝板制备干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维的方法。将环形喷丝板作为干喷湿纺聚丙烯腈基碳纤维纺丝喷丝板，在干喷湿纺空气层段，分别设置原液氨化区、空气降温区；利用环形喷丝板中心空白区域的结构特点，通过氨气的引入，将原液在空气层进行氨化处理，提高原液进入凝固浴的亲水性；通过空气的引入，对空气层原液细流进行粘弹性的控制，提高原液空气层的连续性，减少断头，提高干喷湿纺的可纺性和稳定性。在完成氨化和降温后，原液进入凝固浴在牵引力作用下成型，完成初生纤维的制备。

技术领域

本发明涉及化纤制造领域，具体为一种以环形喷丝板制备干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维的方法。

背景技术

干喷湿纺聚丙烯腈碳纤维的制备技术一直是国内外研究的热点，干喷湿纺喷丝的稳定性是能够否长稳态连续制备的关键，如何依靠凝固成型制备出高品质的初生纤维是制备高性能原丝制备的核心。只有解决了以上两个问题，才能够进行后续的工段的生产制备。从目前看，干喷湿纺喷头的稳定性主要受制于空气层较短，空气层中原液细流的粘弹性控制难度大，凝固浴液面的波动性会加剧喷丝的不稳定性，这些因素的叠加造成了空气层段牵伸倍数无法上提。凝固成型过程中，纤维单丝亲水性一致性成型较差，造成纤维致密性差异存在，初生纤维的整体质量无法提升。

发明内容

本发明目的在于提供一种以环形喷丝板制备干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维的方法。

实现本发明目的提供的技术方案如下：

一种以环形喷丝板制备干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维的方法，该方法包括具体步骤如下：

使用1-48K环形喷丝板作为干喷湿纺聚丙烯腈基碳纤维原丝制备喷丝板；

喷丝板孔径0.06-0.20mm，喷丝板长径比2.0-3.5；

原液进入环形喷丝板进行喷丝形成原液细流；

利用环形喷丝板作的内部结构作为干喷湿纺空气层；

干喷湿纺空气层中进行两个阶段，依次通过氨化区和降温区，

通过环形喷丝板的中心空白区域，引入1-1500ml/min的氨气进入密闭的氨气区域，对原液细流进行氨化处理；

未反应的氨气与原液细流进入降温区域，降温区域采用温度在5-40℃，湿度在5-40％的空气进行纤维的降温处理，从而提高空气层原液的粘弹性，提高空气层稳定性，确保空气层高度达到100-300mm；

通过这两个区域后，原液进入环形喷丝板底部设置的凝固浴在1.0-5.0倍的牵伸比下生成喷丝断头率0-0.3％，喷头可连续稳定运行周期在65-150天，初生纤维最大可牵伸倍数在30-45倍的初生纤维。

进一步的，干喷湿纺原液黏度在100-250Pa.S，喷丝的温度在40-60℃，原液的喷丝速度在5-25m/min。

进一步的，氨化区垂直长度在50-200mm，氨气进入的温度在40-60℃；降温区的垂直高度在30-100mm，降温区内通过空气分配管进行空气的引入和分配，空气的流量在0-2000ml/min，降温区内随原液细流夹带的氨气和原液降温挥发出的溶剂，从降温区腔体两侧排出。

进一步的，环形喷丝板内部从原液进至出方向，分别设置有分配板、多孔板、分配网，其中，分配网为1000-3000目的金属网，各组件尺寸与不同K束喷丝板尺寸相匹配。

进一步的，凝固浴温度在0-20℃，凝固浴浓度在20-45％，凝固浴循环量在200-1000L/h，凝固浴循环量按照不同K束纤维可以调整。

进一步的，环形喷丝板的耐压值在6.0-10.0Mpa，正常喷丝压力在2.0-5.0Mpa。