一种碳纤维原丝水洗装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及碳纤维制造装备技术领域，尤其涉及一种碳纤维原丝水洗装置。
【背景技术】
[0002]碳纤维(PAN)具有高比强度、高比模量、耐高温、耐化学腐蚀、耐疲劳、耐热冲击、耐辐射、导电、传热和比重小等一系列优异的性能，属于典型的高性能纤维。因而碳纤维在航空航天、交通运输、土木建筑、体育用品等领域都得以广泛的应用。
[0003]高性能的原丝是制备高性能碳纤维的前提，影响原丝性能的因素是多方面的，缺陷的存在是影响碳纤维原丝质量的根本原因。在聚丙烯腈/二甲基亚砜(PAN/DMS0)湿法纺丝过程中，水洗是一个重要环节，若水洗工艺不完善，水洗效果不好，势必在纤维中残余大量的DMSO AMSO作为纤维中的有机杂质，在热处理过程中，会在纤维中形成一定的结构缺陷，影响PAN原丝的截面形状、PAN纤维的晶态结构以及最终碳纤维的性能。
[0004]影响碳纤维原丝水洗效果的因素很多，包括聚合单体的亲水性，聚合物相对分子质量，纺丝液的固含量，水洗的温度和时间，水的用量，牵伸工序等，其中水洗条件是影响水洗效果最直接的因素。采用升高水洗温度、延长停留时间、增大水的用量的方法虽然在一定程度上可以提高水洗效果，但是要受设备、成本、工艺等因素的制约。近年来超声波水洗在原丝水洗中得到普遍应用，但是都采用常压超声波水洗的方法，常压超声波水洗过程中，水洗槽常压下产生的气泡会抑制真空空穴的形成，影响超声水洗效果。
[0005]在原丝水洗过程中，超声波在水洗槽的去离子水中成放射状，使去离子水流动而产生大量的真空气泡，称之为空穴作用。由这种空穴作用而产生的液体流动和数以万计的高压真空气穴瞬间爆破时产生的能量，不断地冲击丝束，使丝束表面及丝束间的溶剂迅速脱除，达到水洗的目的。但在常压状态下，去离子水中溶解的空气粒子遇到超声波时也会产生气泡，这些气泡是由超声波引起的单纯的气体爆发而已，这种气泡会抑制甚至大幅度衰减超声波的空穴作用，使超声清洗效果被减弱。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种碳纤维原丝真空超声水洗装置，以提高原丝超声波水洗的效率、降低水洗后原丝中的DMSO含量、提高原丝的性能。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型提供一种碳纤维原丝水洗装置，包括水洗机循环槽和设置有导辊和超声波发生器的水洗槽，所述水洗槽和水洗机循环槽由通水管道相连接，所述水洗机循环槽和水洗槽之间还设有真空脱气机，水洗机循环槽内的水经过真空脱气机脱除其中空气后由通水管道进入水洗槽，同时碳纤维原丝由导辊带入水洗槽中进行水洗，水洗槽内的水由通水管道循环回水洗机循环槽。
[0008]本实用新型所述的碳纤维原丝水洗装置，其中，所述真空脱气机的真空度优选为-0.02?-0.1OMPa0
[0009]本实用新型所述的碳纤维原丝水洗装置，其中，所述水洗机循环槽的水循环量优选为 1.5?7.5m3/h。
[0010]本实用新型的有益效果为:在传统的超声波水洗基础上增加真空脱气处理，使水洗槽中的空气被不断脱除，保证了水洗槽中超声波产生的真空空穴作用不衰减，从而避免超声波的发减，提尚水洗效果。
【附图说明】
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[0011]图1为本实用新型的碳纤维原丝水洗装置的结构示意图；
[0012]图中:1、碳纤维原丝，2、水洗槽，3、真空脱气机，4、水洗机循环槽，5、导辊，6、通水管道，7、超声波发生器。
【具体实施方式】
[0013]以下通过实施例进一步详细描述本实用新型，但这些实施例不应认为是对本实用新型的限制。
[0014]实施例1
[0015]参见图1所示，本实用新型的碳纤维原丝水洗装置，包括水洗机循环槽4和设置有导辊5和超声波发生器7的水洗槽2，水洗槽2和水洗机循环槽4由通水管道6相连接，水洗机循环槽4和水洗槽2之间还设有真空脱气机3，本实施例中真空脱气机3设置在水洗机循环槽4的出水端，当然真空脱气机3还可以设置在通水管道6上或者水洗槽2的进水端，将水洗机循环槽4内水循环量设置为5m3/h，将真空脱气机3的真空度调至-0.06MPa，水洗机循环槽4内的水经过真空脱气机3脱除其中空气后由通水管道6进入水洗槽2，同时，碳纤维原丝I由导辊5带入水洗槽2中进行水洗，水洗槽2内的水由通水管道6循环回水洗机循环槽4。水洗各层温度为60-80°C，丝束停留时间为400s，超声波功率为200Kw。最终，碳纤维原丝I经过水洗槽2水洗后测得其中的DMSO残留量为360ppm。
[0016]所述碳纤维原丝I采用常规的聚合、纺丝工艺制得。
[0017]所述水洗循环槽中不断有新鲜水补充进来，水洗机循环槽内水循环量设置为5m3/h时能够保证水洗槽中DMSO浓度不上升。
[0018]对比例1:
[0019]采用传统的超声波水洗装置，包括水洗机循环槽和设置有导辊和超声波发生器的水洗槽，水洗槽和水洗机循环槽由通水管道相连接，水洗机循环槽与水洗槽之间通过通水管道实现水循环，将水洗机循环槽内水循环量设置为5m3/h，同时，碳纤维原丝由导辊带入水洗槽中进行水洗，水洗槽内的水由通水管道循环回水洗机循环槽。最终，碳纤维原丝经过水洗槽水洗后测得其中的DMSO残留量为700ppm。
[0020]所述碳纤维原丝采用常规的聚合、纺丝工艺制得。
[0021]所述水洗循环槽中不断有新鲜水补充进来，水洗机循环槽内水循环量设置为5m3/h时能够保证水洗槽中DMSO浓度不上升。
[0022]当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种碳纤维原丝水洗装置，包括水洗机循环槽和设置有导辊和超声波发生器的水洗槽，所述水洗槽和水洗机循环槽由通水管道相连接，其特征在于，所述水洗机循环槽和水洗槽之间还设有真空脱气机，水洗机循环槽内的水经过真空脱气机脱除其中空气后由通水管道进入水洗槽，同时碳纤维原丝由导辊带入水洗槽中进行水洗，水洗槽内的水由通水管道循环回水洗机循环槽。2.根据权利要求1所述的碳纤维原丝水洗装置，其特征在于，所述真空脱气机的真空度为-0.02?-0.1OMPa03.根据权利要求1所述的碳纤维原丝水洗装置，其特征在于，所述水洗机循环槽的水循环量为1.5?7.5m3/h。
【专利摘要】本实用新型涉及一种碳纤维原丝水洗装置，包括水洗机循环槽和设置有导辊的水洗槽，所述水洗槽和水洗机循环槽由通水管道相连接，所述水洗槽内设有超声波发生器，所述水洗机循环槽和水洗槽之间还设有真空脱气机，水洗机循环槽的水经过真空脱气机脱除其中空气后由通水管道进入水洗槽，碳纤维原丝由导辊带入水洗槽中进行水洗，水洗槽内的水由通水管道循环回水洗机循环槽。该碳纤维原丝水洗装置在传统的超声波水洗基础上增加真空脱气处理，使水洗槽中的空气被不断脱除，保证了水洗槽中超声波产生的真空空穴作用不衰减，从而避免超声波的衰减，提高水洗效果。
【IPC分类】D01D10/06, D01F9/12
【公开号】CN205295562
【申请号】
【发明人】刘晖, 肖建文, 刘长清, 廉信淑, 冷晓贵, 吴永祥, 宋邦琼, 赵建华
【申请人】中国石油天然气股份有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月24日