一种PBO纤维凝固成型装置的制作方法

一种pbo纤维凝固成型装置
技术领域
1.本实用新型属于高性能纤维技术领域，具体涉及一种pbo纤维凝固成型装置。


背景技术：

2.聚对苯撑苯并双噁唑(pbo)纤维是目前综合性能最好的高性能有机纤维，具有高强度、高模量、耐高温和高阻燃的特点，被誉为21世纪的超级纤维。pbo 纤维被认为是下一代装甲防护用基础材料及航天结构部件、航空结构和隐身领域的关键原材料，同时在光缆、车辆防护、人体防护、建筑增强、体育用品等民用领域也有着广阔的应用前景，是一种军民两用的高端纤维材料。
3.pbo纺丝原液从喷丝组件出来，经纺丝甬道拉伸的pbo溶液细流，为了避免拉伸后已经高度取向的pbo分子在未降温的情况下发生解取向，应立刻在凝固浴中进行凝固。pbo纤维在凝固浴中凝固过程是一个相分离的物理过程，发生了pbo纺丝细流中多聚磷酸和凝固溶剂的渗透扩散作用，凝固溶剂的温度和浓度决定了pbo纤维中多聚磷酸的脱除难易程度，进而影响最终pbo纤维的力学性能。此时，凝固浴起着凝固成型、脱除多聚磷酸作用。但是，pbo是刚性大分子链，溶液细流的黏度高，不同于普通低黏度化纤，若采用普通凝固方式， pbo溶液细流中多聚磷酸脱除困难。鉴于已有适用于低粘度化纤的普通凝固成型方式，能否提供一种适用于刚性大分子链，溶液细流黏度高的pbo纤维的凝固成型装置成为本领域亟待解决的问题之一。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术存在的诸多不足之处，提供了一种pbo纤维凝固成型装置，包括凝固浴水槽，在凝固浴水槽内设置有主动辊，且所述主动辊完全浸入凝固浴水槽的凝固溶剂中，凝固浴水槽内还设置从动辊，从动辊的下半部分浸入凝固浴水槽的凝固溶剂中；所述凝固浴水槽底部设置有温度检测器和溶剂浓度检测器，以及恒温调节装置和溶剂浓度调节装置；采用这种结构的凝固成型装置利用主动辊给从纺丝甬道出来的pbo溶液细流一个牵引力，避免拉伸后已经高度取向的pbo分子在未降温的情况下发生解取向，同时实现了凝固溶剂浓度和温度的可调，能够实现pbo纤维有效凝固定型和多聚磷酸的脱除，获得皮芯结构均一的高强度pbo纤维。
5.本实用新型的具体技术方案是：
6.一种pbo纤维凝固成型装置，包括凝固浴水槽，在凝固浴水槽内设置有主动辊，且所述主动辊完全浸入凝固浴水槽的凝固溶剂中，凝固浴水槽内还设置从动辊，从动辊的下半部分浸入凝固浴水槽的凝固溶剂中；
7.所述凝固浴水槽底部设置有温度检测器和溶剂浓度检测器，其中温度检测器型号为霍尼韦尔c7080a2100，溶剂浓度检测器型号为天康apx301-m，凝固浴水槽还通过管路连接有恒温调节装置和溶剂浓度调节装置，其中恒温调节装置由热水槽和冷水槽以及对应槽体的自控阀组成，溶剂浓度调节装置由浓溶剂槽和稀溶剂槽以及对应槽体的自控阀组成，
恒温调节装置的自控阀由与温度检测器电连接的控制器控制，溶剂浓度调节装置的自控阀由与溶剂浓度检测器电连接的控制器控制，上述设备均从市场上直接采购获得；
8.所述凝固浴水槽底部还设置有液位调节阀门，用于调节凝固浴水槽中的液位；
9.采用上述结构的pbo纤维凝固成型装置，与现有技术相比的最大特点在于在槽体内加入了主动辊，利用主动辊牵引从纺丝甬道出来的pbo溶液细流，之后利用从动辊将凝固的pbo纤维从装置中引出，为pbo溶液细流提供了一个固定的牵引力，避免拉伸后已经高度取向的pbo分子在未降温的情况下发生解取向；所述主动辊完全浸入凝固浴水槽的凝固溶剂中可以确保pbo溶液细流完全浸入凝固溶剂中，同时通过调整主动辊的转速可以调节pbo溶液细流在凝固溶剂中的停留时间，确保凝固成型效果；
10.所采用的凝固溶剂选自甲烷磺酸、磷酸、多聚磷酸中的一种；上述溶剂既可以起到冷却纤维并定型的作用，还可以通过渗透扩散将pbo溶液细流中的多聚磷酸溶剂析出；
11.除此之外，由于伴随凝固的过程，凝固溶剂会发生损耗和蒸发，影响其温度和浓度，当其达不到预设值时会影响凝固的效果，发明人在凝固浴水槽还添加了温度检测器和凝固溶剂浓度检测器，分别用于随时检测凝固溶剂的温度和浓度，当出现达不到预设值时则可以控制恒温调节装置和溶剂浓度调节装置对其进行调节；与现有技术不同的是本技术直接采用向槽体内注入热水或冷水的方式来调节温度，现有技术一般采用水套的方式来调节温度，其弊端是有一定的滞后性，难以实时调节，本技术的这种方式可以通过注入一定量的热水或冷水来直接调节凝固溶剂的温度，且其用量较少对于溶剂浓度影响较小，即使浓度发生改变，可以通过浓溶剂槽和稀溶剂槽中的不同浓度的溶剂来调节，由于上述槽体上均设置有自控阀，可以根据检测器数据通过控制器控制自控阀的开启和关闭，从而实现凝固溶剂浓度和温度自动调节，使凝固浴水槽维持一个均衡的环境，从而获得皮芯结构均一的高强度pbo纤维；
12.浓溶剂槽和稀溶剂槽中分别放置浓度高于凝固溶剂浓度和低于凝固溶剂浓度的凝固溶液，不准放置不同类别的凝固溶剂。
13.更进一步的，所述主动辊的速度范围为10-260m/min，凝固浴水槽中的凝固溶剂温度范围为10-60℃，凝固浴溶剂浓度范围为1-40wt％。
14.综上所述，采用这种结构的凝固成型装置利用主动辊给从纺丝甬道出来的 pbo溶液细流一个牵引力，避免拉伸后已经高度取向的pbo分子在未降温的情况下发生解取向，同时实现了凝固溶剂浓度和温度的可调，能够实现pbo纤维有效凝固定型和多聚磷酸的脱除，获得皮芯结构均一的高强度pbo纤维。
附图说明
15.图1为本实用新型所述pbo纤维凝固成型装置的结构示意图，
16.图中1为凝固浴水槽、2为主动辊、3为从动辊、4为温度检测器、5为溶剂浓度检测器，6为液位调节阀门、7-1为浓溶剂槽，7-2为稀溶剂槽，8-1为热水槽，8-2为冷水槽，9为pbo溶液细流。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
18.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种pbo纤维凝固成型装置，包括凝固浴水槽1，在凝固浴水槽1内设置有主动辊2，且所述主动辊2完全浸入凝固浴水槽1的凝固溶剂中，凝固浴水槽1内还设置从动辊3，从动辊3的下半部分浸入凝固浴水槽1的凝固溶剂中；
19.所述凝固浴水槽1底部设置有温度检测器4和溶剂浓度检测器5，凝固浴水槽1还通过管路连接有恒温调节装置和溶剂浓度调节装置，其中恒温调节装置由热水槽8-1和冷水槽8-2以及对应槽体的自控阀组成，溶剂浓度调节装置由浓溶剂槽7-1和稀溶剂槽7-2以及对应槽体的自控阀组成，恒温调节装置的自控阀由与温度检测器4电连接的控制器控制，溶剂浓度调节装置的自控阀由与溶剂浓度检测器5电连接的控制器控制，上述设备均从市场上直接采购获得；
20.优选的温度检测器型号为霍尼韦尔c7080a2100，溶剂浓度检测器型号为天康apx301-m。
21.所述凝固浴水槽1底部还设置有液位调节阀门6；
22.采用上述结构的pbo纤维凝固成型装置，与现有技术相比的最大特点在于在槽体内加入了主动辊，利用主动辊牵引从纺丝甬道出来的pbo溶液细流9，之后利用从动辊将凝固的pbo纤维从装置中引出，为pbo溶液细流9提供了一个固定的牵引力，避免拉伸后已经高度取向的pbo分子在未降温的情况下发生解取向；所述主动辊完全浸入凝固浴水槽的凝固溶剂中可以确保pbo溶液细流完全浸入凝固溶剂中，同时通过调整主动辊的转速可以调节pbo溶液细流在凝固溶剂中的停留时间，确保凝固成型效果。
23.以上所述，仅为实用新型较佳的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在实用新型揭露的技术范围内，根据实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在实用新型的保护范围之内。