[发明专利]一种大丝束碳纤维原丝用纺丝组件及制备聚丙烯腈基大丝束碳纤维原丝的方法

权利要求书

1.一种大丝束碳纤维原丝用纺丝组件，其特征在于：所述纺丝组件由组合式过滤网、预分配板、分配板和喷丝板组成；采用所述纺丝组件将聚丙烯腈纺丝原液依次经组合式过滤网、预分配板、分配板和喷丝板挤出。

2.根据权利要求1所述的一种大丝束碳纤维原丝用纺丝组件，其特征在于：所述纺丝组件由组合式过滤网、预分配板、分配板和喷丝板组成；其中，

所述的组合式过滤网由三层过滤网组成；

所述预分配板上设有2圈开孔圈，所述开孔圈的中心与所述预分配板的中心重合，预分配板上的开孔呈环形分布；

所述分配板上设有n个开孔圈，所述开孔圈的中心与所述分配板的中心重合，分配板上的开孔呈环形分布；

所述喷丝板喷丝孔数目在24000孔以上。

3.根据权利要求1所述的一种大丝束碳纤维原丝用纺丝组件，其特征在于：所述预分配板上的第一开孔圈的直径D1为0.33D≤D1≤0.40D；第二开孔圈的直径D2为0.67D≤D1≤0.75D。

4.根据权利要求1所述的一种大丝束碳纤维原丝用纺丝组件，其特征在于：所述预分配板上的第一开孔圈的开孔面积S_预1占预分配板总面积的0.2％～3.1％，；第二开孔圈的开孔面积S_预2占预分配板总面积的0.7％～4.7％。

5.根据权利要求1所述的一种大丝束碳纤维原丝用纺丝组件，其特征在于：所述预分配板上的第一开孔圈的开孔数量为第一开孔圈的开孔面积S_预1/(π/4*a*a)；第二开孔圈的开孔数量为第二开孔圈的开孔面积S_预2/(π/4*a*a)；其中，a为开孔直径,范围为2～7mm。

6.根据权利要求1所述的一种大丝束碳纤维原丝用纺丝组件，其特征在于：所述分配板上的第一开孔圈的直径d1为0.15D≤d1≤0.17D；最外圈开孔圈的直径dn为0.90D≤dn≤0.93D。

7.根据权利要求1所述的一种大丝束碳纤维原丝用纺丝组件，其特征在于：所述分配板上的开孔呈环形分布，开孔直径b由第一开孔圈至最外圈开孔圈依次递增，第一开孔圈的开孔直径b1为2.4～2.6mm，最外圈开孔圈的开孔直径bn为3.4～3.6mm。

8.根据权利要求1所述的一种大丝束碳纤维原丝用纺丝组件，其特征在于：所述分配板上的n个开孔圈开孔面积总和S_分占分配板总面积的5.8％～14.0％，开孔面积由第一开孔圈至最外圈开孔圈依次递增；其中，第一开孔圈的开孔面积S_分1占分配板总面积的0.17％～0.40％；最外圈开孔圈的开孔面积S_分n占分配板总面积的2.0％～2.88％。

9.根据权利要求1所述的一种大丝束碳纤维原丝用纺丝组件，其特征在于：所述分配板上各圈的开孔数量为各圈的开孔面积/(π/4*b*b)；其中，b为对应该开孔圈的开孔直径。

10.一种采用权利要求1-10任一项所述的纺丝组件制备聚丙烯腈基大丝束碳纤维原丝的方法，包括以下步骤：

1)纺丝原液的制备：采用丙烯腈水相悬浮聚合工艺，以丙烯腈、丙烯酸甲酯和衣康酸为共聚单体，在常压和55℃条件下进行聚合反应，制得聚丙烯腈淤浆，然后进行脱单、水洗、干燥后制得聚丙烯腈聚合体；其中，丙烯腈、丙烯酸甲酯和衣康酸的质量比为95:3:2；

将聚丙烯腈聚合体溶解在58wt％NaSCN中，得到聚丙烯腈原液，经脱泡和过滤后，制得聚丙烯腈纺丝原液；

2)凝固成形：将步骤(1)制得的聚丙烯腈纺丝原液经计量和过滤后，采用上述纺丝组件将聚丙烯腈纺丝原液依次经组合式过滤网、预分配板、分配板和喷丝板挤出，然后在凝固浴中凝固成型，得到初生纤维；其中，所述纺丝组件由组合式过滤网、预分配板、分配板和喷丝板组成；

3)初生纤维经过牵伸、水洗、热牵伸、前上油、干燥致密化、后上油、热定型及收丝得到大丝束碳纤维原丝。