CN108265337A - 一种制备中间相沥青纤维原丝牵伸方法 - Google Patents

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Abstract

一种制备中间相沥青原丝牵伸方法，中间相沥青经过纺丝组件中的喷丝板挤出后，喷丝板后设置一定长度的缓冷区域，最后在重力和牵伸辊的共同作用下进行牵伸，形成中间相沥青纤维原丝；本发明利用重力和牵伸辊施加张力进行牵伸，减少了原丝变向的频率和次数，从而有效的减少了纺丝过程中的断丝和原丝损伤，经过纺丝甬道，能够防止被破坏。该牵伸方法适用于中间相沥青纤维连续纺丝过程中原丝的连续牵伸，可得到细直径的中间相沥青纤维原丝，并且所得原丝具有较高的强力。

Description

一种制备中间相沥青纤维原丝牵伸方法
技术领域
本发明属于碳纤维原丝制备技术领域，涉及一种制备中间相沥青纤维原丝牵伸方法。
背景技术
中间相沥青基碳纤维具有高导热、高模量和负的热膨胀系数等优异特性，在航空航天领域具有广阔的应用前景。在现有中间相沥青原丝纺丝过程中，由于中间相沥青纤维脆性大、熔融纺丝可牵伸区域较短，极难通过连续牵伸得到细直径中间相沥青纤维原丝。现有技术主要通过收丝设备的改进，降低纺丝牵伸过程造成的断丝、不易集束和不必要的损伤、无法满足连续纺丝和细径化的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备中间相沥青原丝牵伸方法，解决现有技术中中间相沥青纤维脆性大、可牵伸区域短、固化时间短、牵伸过程对纤维损伤大以及无法通过牵伸得到细直径的原丝的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种制备中间相沥青原丝牵伸方法，纺丝组件包括喷丝板，喷丝板后设置缓冷区域，中间相沥青经过从纺丝组件中的喷丝板挤出后经过缓冷区域，最后在重力和牵伸辊的共同作用下进行牵伸，形成中间相沥青纤维原丝。
本发明进一步的改进在于，中间相沥青为萘沥青、甲基萘沥青、煤焦油沥青或石油沥青。
本发明进一步的改进在于，中间相沥青纤维在缓冷区域中保持可牵伸性。
本发明进一步的改进在于，喷丝板与牵伸辊垂直布置，从喷丝板到牵伸辊的距离为1～3米。
本发明进一步的改进在于，喷丝板的孔直径为0.2～0.3mm，孔数为500孔。
本发明进一步的改进在于，中间相沥青纤维在重力作用下被牵至直径20～30um后，绕上牵伸辊，然后将牵伸辊的速度提高到牵伸速度，使纤维直径从20～30um被牵细至16um以下。
本发明进一步的改进在于，牵伸辊的牵伸速度为160～210m/min。
本发明进一步的改进在于，该方法制得的中间相沥青纤维原丝的直径为12～16um，拉伸强力为80～120CN。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明选用中间相沥青经过从纺丝组件中的喷丝板挤出后，喷丝板后设置一定长度的缓冷区域，进过缓冷区域后在重力和牵伸辊的共同作用下进行牵伸，形成中间相沥青纤维原丝；本发明利用重力和牵伸辊牵伸张力进行牵伸，减少了原丝变向的频率和次数，从而有效的减少了纺丝过程中的断丝和原丝损伤，牵伸得到细直径的中间相沥青纤维原丝，并且所得原丝具有较高的强力。该牵伸方法适用于中间相沥青纤维连续纺丝过程中的原丝连续牵伸，所得的中间相沥青原丝直径为12～16um，拉伸强力为80～120CN。
进一步的，本发明中的喷丝板的孔数较多，孔径细，克服了现有技术中孔数较少，无法大规模以及商业化生产的目的。
进一步的，本发明的牵伸方法为垂直落差牵伸，牵伸张力施加方式为牵伸辊牵伸张力和重力共同施加。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
一种制备中间相沥青原丝牵伸方法，纺丝组件包括喷丝板，喷丝板后设置一定长度的缓冷区域，中间相沥青经过纺丝组件中的喷丝板挤出后，中间相沥青经过从纺丝组件中的喷丝板挤出后经过缓冷区域，最后在重力和牵伸辊的共同作用下进行牵伸，形成中间相沥青纤维原丝；中间相沥青纤维在缓冷区域中保持可牵伸性；喷丝板与牵伸辊垂直布置，并且从喷丝板到牵伸辊的距离为1～3米；随着中间相沥青的挤出，中间相沥青纤维在重力作用下被牵细至直径20～30um以下后，绕上牵伸辊，然后逐步将牵伸辊的速度提高到牵伸速度，使纤维直径从20～30um进一步被牵细至16um以下。本发明的牵伸方法为垂直落差牵伸，牵伸张力施加方式为牵伸辊和重力共同施加。
实施例1
制备中间相沥青原丝牵伸方法为：中间相沥青经过计量泵后通过纺丝组件中的喷丝板挤出后，喷丝板后设置一定长度的缓冷区域，挤出的中间相沥青经缓冷区域后，在重力和牵伸辊的共同作用下进行牵伸，形成中间相沥青纤维原丝；中间相沥青纤维在缓冷区域中保持可牵伸性；喷丝板与牵伸辊垂直布置，从喷丝板到牵伸辊的距离为1米；随着中间相沥青的挤出，中间相沥青纤维在重力作用下被牵细至直径20～30um后，绕上牵伸辊，然后逐步将牵伸辊的速度提高到牵伸速度。其中，中间相沥青为萘沥青；计量泵转速为30r/min、计量泵公称流量为0.6cc/r，喷丝板为500孔、喷丝板上的喷丝孔直径为Φ0.3mm，牵伸辊的牵伸速度为200m/min，所得中间相沥青纤维原丝为直径16um、拉伸强力80CN的纤维束。
实施例2
制备中间相沥青原丝牵伸方法为：中间相沥青经过计量泵后通过纺丝组件中的喷丝板挤出后，喷丝板后设置一定长度的缓冷区域，挤出的中间相沥青经缓冷区域后，在重力和牵伸辊的共同作用下进行牵伸，形成中间相沥青纤维原丝；中间相沥青纤维在缓冷区域中保持可牵伸性；喷丝板与牵伸辊垂直布置，从喷丝板到牵伸辊的距离为2米；随着中间相沥青的挤出，中间相沥青纤维在重力作用下被牵细至直径20～30um后，绕上牵伸辊，然后逐步将牵伸辊的速度提高到牵伸速度。其中，中间相沥青为甲基萘沥青；计量泵转速为30r/min、公称流量为0.6cc/r，喷丝板为500孔、喷丝孔直径为Φ0.3mm，牵伸辊的牵伸速度为200m/min，所得中间相沥青纤维原丝为直径16um、拉伸强力90CN的纤维束。
实施例3
制备中间相沥青原丝牵伸方法为：中间相沥青经过计量泵后通过纺丝组件中的喷丝板挤出后，喷丝板后设置一定长度的缓冷区域，挤出的中间相沥青经缓冷区域后，在重力和牵伸辊的共同作用下进行牵伸，形成中间相沥青纤维原丝；中间相沥青纤维在缓冷区域中保持可牵伸性；喷丝板与牵伸辊垂直布置，从喷丝板到牵伸辊的距离为3米；随着中间相沥青的挤出，中间相沥青纤维在重力作用下被牵细至直径20～30um后，绕上牵伸辊，然后逐步将牵伸辊的速度提高到牵伸速度。其中，中间相沥青为煤焦油沥青；计量泵转速为20r/min，计量泵公称流量为0.6cc/r，喷丝板为500孔、喷丝孔直径为Φ0.2mm，牵伸辊的牵伸速度为160m/min，所得中间相沥青纤维原丝为直径14um、拉伸强力110CN的纤维束。
实施例4
制备中间相沥青原丝牵伸方法为：中间相沥青经过计量泵后通过纺丝组件中的喷丝板挤出后，喷丝板后设置一定长度的缓冷区域，挤出的中间相沥青经缓冷区域后，在重力和牵伸辊的共同作用下进行牵伸，形成中间相沥青纤维原丝；中间相沥青纤维在缓冷区域中保持可牵伸性；喷丝板与牵伸辊垂直布置，从喷丝板到牵伸辊的距离为3米；随着中间相沥青的挤出，中间相沥青纤维在重力作用下被牵细至直径20～30um后，绕上牵伸辊，然后逐步将牵伸辊的速度提高到牵伸速度。其中，中间相沥青为石油沥青；计量泵转速为20r/min，计量泵公称流量为0.6cc/r，喷丝板为500孔、喷丝孔直径为Φ0.2mm，牵伸辊的牵伸速度为210m/min，所得中间相沥青纤维原丝为直径12um、拉伸强力120CN的纤维束。

Claims (8)

1.一种制备中间相沥青原丝牵伸方法，其特征在于，纺丝组件包括喷丝板，喷丝板后设置缓冷区域，中间相沥青经过从纺丝组件中的喷丝板挤出后经过缓冷区域，最后在重力和牵伸辊的共同作用下进行牵伸，形成中间相沥青纤维原丝。
2.根据权利要求1所述的一种制备中间相沥青原丝牵伸方法，其特征在于，中间相沥青为萘沥青、甲基萘沥青、煤焦油沥青或石油沥青。
3.根据权利要求1所述的一种制备中间相沥青原丝牵伸方法，其特征在于，中间相沥青纤维在缓冷区域中保持可牵伸性。
4.根据权利要求1所述的一种制备中间相沥青原丝牵伸方法，其特征在于，喷丝板与牵伸辊垂直布置，从喷丝板到牵伸辊的距离为1～3米。
5.根据权利要求1所述的一种制备中间相沥青原丝牵伸方法，其特征在于，喷丝板的孔直径为0.2～0.3mm，孔数为500孔。
6.根据权利要求1所述的一种制备中间相沥青原丝牵伸方法，其特征在于，中间相沥青纤维在重力作用下被牵至直径20～30um后，绕上牵伸辊，然后将牵伸辊的速度提高到牵伸速度，使纤维直径从20～30um被牵细至16um以下。
7.根据权利要求1或6所述的一种制备中间相沥青原丝牵伸方法，其特征在于，牵伸辊的牵伸速度为160～210m/min。
8.根据权利要求1所述的一种制备中间相沥青原丝牵伸方法，其特征在于，该方法制得的中间相沥青纤维原丝的直径为12～16um，拉伸强力为80～120CN。
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