专利名称：普通与高性能异构粘胶基碳纤维(或薄膜)清洁化制造新工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及浆粕(或棉浆粕、或木浆粕、或草浆粕)预氧化处理，与其清洁化异构粘胶纤维(或薄膜)纺制及其异构粘胶基碳纤维(或碳薄膜)制造。
背景技术：
现有以精制(经酸、碱处理)浆粕为原料的粘胶纺丝溶液制备与纺丝工艺，其工艺过程是把精制浆粕置入10％-20％的烧碱水溶液中，在25℃-45℃下浸渍，使纤维素与NaOH作用生成碱纤维素，再经压榨，去除其多余碱液与溶入的半纤维素，然后把压榨的碱纤维素粉碎，并使其在18℃或者60℃恒温条件下保持一定时间，(即碱纤维素的熟成)，然后，把经熟成的碱纤维素在严格温度控制的条件下与CS2反应，使其生成纤维素黄酸酯(即碱纤维素的黄化)，黄化时CS2的加入量一般为碱纤维素的30％-35％，然后把纤维素黄酸酯分散溶解在稀碱溶液中形成粘胶溶液，此粘胶溶液的组成一般是α纤维素含量在6％-8.5％，NaOH的含量在4％-7％此粘胶溶液还需在控制温度的条件下进行专门的熟成(纤维素黄酸酯的水解)以控制纤维素黄酸酯的酯化度，然后再进行过滤，脱泡，以获得粘度范围在40-200S(落球粘度)具有良好可纺性的粘胶溶液。把此可纺性粘胶溶液在由硫酸，硫酸钠或硫酸锌组成的凝固浴中喷丝湿纺或稀酸浴中塑性拉抻再生后，粘胶丝条经水洗，脱硫漂白，酸洗、水洗、上油、干燥后，即获得植物纤维素再生粘胶纤维。
显然，此工艺需经历复杂冗长的多段严格控制的化学反应过程，耗用大量的化工原料，如精制浆粕，二硫化碳，烧缄、硫酸、硫酸钠，硫酸锌油剂等，上述工艺过程每生产一吨粘胶纤维通常需用3-3.5吨化工原料，除浆粕纤维素或部分油剂进入产品外，其余的化工原料最终都以三废形式排放。其中废气每生产一吨产品大约有150立方米气体释放，其中每一立方米废气中含1kg左右的硫化物主要是H2S、CS2和少量的SO2或糠硫醇等，这些气体对人体均有毒性，并有强烈性刺激臭味。其中废水每生产一吨产品通常需排放500-1200吨废水，包括碱性废水，酸性废水和中性废水，这些废水中含有腐蚀性和毒性物质，其中锌的危害性最大，虽然这些不利因素能通过建立完善的回收系统加以解决，但其设备投资和操作费用之昂贵，在一定成度上仍制约着粘胶工艺的发展。(邬国铭主编高分子材料加工工艺学，北京中国纺织出版社2000.7粘胶纤维和新溶剂法纤维素纤维192-321)现有粘胶基碳纤维或碳纤维布的制造方法的工艺过程是粘胶原丝(粘胶纤维布)→水冼→酸洗→干燥→浸渍催化剂→干燥→预氧化→炭化→表面处理→上浆→干燥→收丝等。其水洗工序是用40-60℃的去离子水以洗掉粘胶纤维表面的油剂，原因是纤维表面油剂的存在有碍下一工序的催化剂浸渍，同时油剂进入预氧化炉后其热解挥发物污染纤维或产生焦油造成更严重的污染，酸洗是把经水洗后的粘胶纤维再进行酸洗以求洗除粘胶纤维中含有的碱、碱土金属和铁离子，使其含量由洗前的400-1000mg/kg降低到100mg/kg以下，最好降低到50mg/kg以下，因为碱、碱土金属是碳的氧化催化剂，对任何碳纤维都有一定的催化氧化作用，浸渍催化剂，目的是促进纤维素β-D葡萄糖基的三个羟基脱水，尤其是活性高的伯羟基脱水，以防止纤维素在热解过程中向左旋葡萄糖转化，一旦形成左旋葡萄糖，其将随着热解过程的进行，而进一步分解为焦油，不但降低碳收率，而且还将污染纤维表面，造成碳纤维产品质量下降，所以把经酸洗、干燥后的粘胶纤维，通过浸渍催化剂，使粘胶纤维的实际碳收率可由18％-20％提高到30％以上，而且通过浸渍催化剂处理，不仅使粘胶纤维的热解速度缓慢，而且热解提前，这样的缓和热解，使其工艺易于控制，所以，其催化剂及催化处理是生产粘胶基碳纤维的核心技术，常用的催化剂大多为硫酸、硫酸盐、硼酸、硼酸盐、磷酸、磷酸盐、磷化物、盐酸、盐酸盐、氨气、铵盐等无机催化剂，也有有机催化剂或无机与有机的混合催化剂，催化剂一般采用其有机或无机水溶液形式进行处理，催化剂浓度一般在5％-7％之间可供选择，经催化剂处理纤维干燥后，即可进入预氧化炉或炭化炉进行氧化热解或炭化处理，使其有机热固性粘胶纤维经过一系列热处理转化为无机碳纤维的过程大体可分为四个阶段，第一阶段25-150℃，主要是脱除纤维素物理吸附的水，第二阶段150-240℃，纤维素环的羟基(-OH)以水的形式脱除，生成C＝O和＞C＝C＜等，第三阶段240-400℃，键断裂，产生水CO或CO2，在400℃时，纤维素环破坏，生成新的C4残片(链)，第四阶段400-700℃进行芳构方生成碳的六元环，同时释放氢和甲烷等，到900℃生成石墨类结构，温度再升高，生成乱层的石黑层片沿纤维轴取向，特别是温度升高到2200-3000℃石墨化温度时，利用其塑性牵伸，可大幅度提高粘胶基碳纤维的石墨化程度，并使其弹性模量和拉伸强度进一步增强和提高，这是利用碳纤维在2200℃以上有塑性区，借助外力牵伸可使石墨层片沿轴向取向、重排而制得弹性模量高的粘胶基石墨纤维。具体到实际生产过程，其预氧化温度可在150-250℃之间调节，而炭化又分为低温炭化和高温炭化，低温炭化分8个温区从200-900℃，形成温度梯度，高温炭化的温度可在1000-1600之间调节，预氧化停留时间为96min，低温炭化为48min，而高温炭化仅为6min，预氧化时间占总生产时间的64％，是控制生产周期的制约因素，提高预氧化效率是降低生产成本的关键，预氧化是在空气介质中进行，而其低温和高温炭化是在高度氮气保护下进行的。
从高温炭化炉出来的碳纤维或碳纤维布不仅表面有焦油等污染沉积物，而且表面含活性基团较少，表面呈现憎液性，所以，还需进行表面处理，在表理处理过程中，不仅氧化刻蚀除去表面沉积物，而且进行表面氧化而引入含氧基团，使其表面呈现亲液性，而利于碳纤维的复合加工使用，碳纤维的表面处理方法较多，但在线配套方法较少，其中，较为成熟的在线配套使用方法主要有阳极电解氧化法，臭氧氧化法和气液双效法，其臭氧氧化法主要是利用臭氧发生器和紫外辐照提供臭氧进行碳纤维的氧化处理。臭氧氧化法对碳纤维进行表面处理的最佳温度在100℃左右，低于100℃氧化反应速度慢，氧化时间长，在线配套有困难，高于100℃臭氧分解速度快，氧化效果差。而气液双效法是指液相涂布后空气氧化，能使碳纤维的拉伸强度和复合材料层间剪切强度双双得到提高，其液相涂层液为真溶液，溶质含量较低，在1％(质量分数)以下，且溶质分子具有一定活性，可沉积在碳纤维表面孔隙等缺陷中，起到补强作用，有利于碳纤维拉伸强度的提高，同时碳纤维表面薄薄的涂层(纳米级)在后续的空气氧化过程中保护其表面免受空气的直接氧化，其空气氧化有两个作用，一是使涂层溶剂挥发，“固定”溶质于孔隙缺陷中或其表面，二是对残留下的溶质进行氧化，引入含氧官能团，其处理温度一般在600-1350℃之间选择，时间在30s-100s之间调控，温度高则时间短，温度低则时间长，经表面处理后的碳纤维，还需进行上浆工序，再进行干燥，然后经收丝机收丝落筒，成为产品。(贺福编著碳纤维及其应用技术。北京化学工业出版社2004.6黏胶基碳纤维137-159碳纤维的表面处理及上浆202-232)发明内容本发明旨在提供一种普通与高性能异构粘胶基碳纤维及其碳薄膜的制造方法，本方法需要解决浆粕(或棉浆粕、或木浆粕、或草浆粕)原料预处理方案、使浆粕纤维素在预处理过程中结构发生改变，这种结构改变要使其获得一定阻燃性或一定碱溶性、从而实现非黄化异构粘胶原丝或异构粘胶薄膜的清洁化生产，以求达到和实现异构粘胶基碳纤维或碳薄膜生产的高炭化收率与其高性能化或低成本化。
本发明的工艺过程是把原料浆粕(或棉浆粕、或木浆粕、或草浆粕)以稀碱溶液在25-45℃下进行漂洗和淋洗，然后经压榨或过滤，把滤出的浆粕，再以稀酸溶液在25-45℃下进行漂洗和淋洗，把经稀酸溶液漂洗和淋洗的的湿态浆粕，在紫外线照射下以湿热空气进行氧化处理，并使其形成氧化纤维素后，再进行氨化，氨化后的氧化浆粕纤维素经干燥，即获得一定阻燃性或一定碱溶性异构浆粕纤维素。
将获得的阻燃异构浆粕纤维素，以稀碱溶液进行溶解处理或溶解稀释处理，可获得粘度范围在40-250S(落球粘度)的异构粘胶溶液，把此粘度范围的异构粘胶溶液，经多级过滤净化后，即获得可纺性异构粘胶溶液，把此异构粘胶溶液经进一步脱泡过滤后，以干喷湿纺纺丝法，经喷丝板或狭长缝道在压力下丝束化或薄膜化，并使其经过一段空气层后，进入到浴温在25-55℃之间的凝固浴中进行凝固再生(此凝固浴可为稀硫酸水溶液，也可以是惰性含水醇系有机溶液)。丝束或薄膜经再生凝固后，再进行酸洗或去离子水洗涤，然后使其进入到稀磷酸铵水溶液中，进行具有温度梯度的热浴牵伸，热浴牵伸后的丝束或薄膜，经喷淋冷却至60℃后进行胶榨脱水，并使经胶粘脱水后的丝束或薄膜的膨润度在60％-100％，然后进行上油，上油后的丝束或薄膜经140-160℃温度下干燥后，即获得高纯化普通阻燃异构粘胶丝束或薄膜。
把普通阻燃性异粘胶纤维或薄膜，再经高压饱和水蒸气牵伸，并使进入牵伸的丝束或薄膜的含水率在0.5％。牵伸张力在0.7-1.2g/d范围内选择(牵伸倍数应根据异构粘胶纤维或薄膜其纤维素分子量大小在2-4倍之间进行调节)，其饱和水蒸气压为2-6kgf/cm2.饱和水蒸气的干度应控制在0.8-1.0之间，并且使经牵伸出来的丝束或薄膜的含水率在7％-20％之间，然后，再使其在张力作用下干燥致密化1-10min，最后把经干燥致密化的丝束或薄膜经松弛热收缩定型，其热收缩可采用干热或湿热气氛进行，其热定型后的丝束或薄膜即为高纯化高性能阻燃异构粘胶丝束纤维或薄膜。
把获得的普通型或高性能阻燃异构粘胶丝束或薄膜分别经浸渍稀NH4Cl(或者硼酸)水溶液后，分别送入预氧化炉第一层，第一屋温度控制在160-180℃。张力控制在50-110mg/d，随后不再对丝束或薄膜进行牵抻，只是施加的张力以克服丝束或薄膜自重而不下垂为原则，预氧化炉温度控制在160-280℃范围内，并形成温度梯度160-180℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃，并使丝束或薄膜在预氧化炉内的停留时间在60-96min范围内调节，丝束或薄膜经预氧化后，使其进入到低温炭化炉，低温炭化炉温度控制在300-900℃之间，并形成温度梯度，在此期间应从600℃以上对丝束或薄膜施加张力，以控制其收缩。低温炭化的停留时间为35-48min，从低温炭化炉出来的丝束或薄膜再进入高温炭化炉进行高温炭化，其炭化温度在900-1600℃之间调节，丝束或薄膜在此期间停留4-6min，在此期间应施加更大的张力牵伸，牵伸率可在0.7％-2％之间调节，从高温炭化炉出来的丝束或薄膜，即分别为普通型异构粘胶基碳纤维或碳薄膜或高性能异构粘胶基碳纤维或碳薄膜。
把获得的普通型和高性能异构粘胶基碳纤维或碳薄膜，分别经浸渍涂布稀盐酸(或者稀硝酸)水溶液后，使其在紫外线照射下经湿热空气氧化处理后，经上浆、干燥收丝绕膜成为产品碳纤维或碳薄膜。或者把从高温炭化炉出来的普通与高性能异构粘胶基碳纤维或碳薄膜，经浸渍稀硼酸(或者B2O3)水溶液，或者(BN)超细粉末的乙醇分散液后，在氩气保护下于1800-3000℃梯度温度下石墨化，石墨化处理时间控制在6s-30s，牵伸率控制在0.9％-13.4％，石墨化后再经表面氧化处理，上浆、干燥、获得普通与高性能石墨化异构粘碳基碳纤维或碳薄膜。
显然，本发明工艺过程和现有背景技术相比，其显著的有益效果在于即从浆粕原料开始，虽然是相同的酸碱净化处理，但方法不同，就会产生不同的效果。本发明，同样是用酸碱对原料浆粕进行了净化处理，只添加紫外线照射，利用自然空气，就是原料浆粕的结构发生了改变(即浆粕纤维素的阻燃性和碱溶性)，而且这种变化是背景技术领域前所未有的，而这种变化处理是经济廉价的，然而这种变化所能带来的工艺效果，其经济价值和环境效益却是巨大的。这就是对自1891年美国人克罗斯发明了粘胶纤维到1909年粘胶纤维产业化至今的碱浸渍。CS2黄化、碱溶解、酸浴凝固或酸浴再生的对环境严重污染的传统粘胶纤维生产工艺的彻底改革和更新，从而使这一领域得到发展状大和进步。本发明的阻燃异构粘胶纤维工艺只用碱溶解，酸浴再生，磷酸铵水浴拉伸，即可完成异构粘胶纤维或薄膜的生产，而且赋予了异构粘胶纤维新的功能，这就是其阻燃性，而且这种阻燃效果是纤维素牢固稳定化学结构上的，不会因洗涤与漂白破坏和失效。与现有纤维素纤维阻燃处理而获得而阻燃性不同。然而，本发明工艺过程，显著的效果是在获得阻燃性异构粘胶丝束或薄膜的基础上，还能够把异构粘胶纤维高纯化、高强化、细旦化、致密化、高结晶取向化，这同样是现有技术无法实现达到的。本发明的阻燃高性能异构粘胶纤维或薄膜，为制造低成本普通型异构粘胶基碳纤维、碳薄膜，以及高性能粘胶基碳纤维或碳薄膜奠定了坚实的基础，因为只有高性能粘胶原丝才能获得高性能碳纤维，原丝生产是基础，因对于碳纤维或碳纤维布生产来说，其原丝与其预氧化，占其碳纤维生产成本的64％以上，是碳纤维生产的制约因素。粘胶原丝质量又是这一制约因素的关键，而本发明的普通与高性能阻燃异构粘胶原丝可获得高炭化收率，并可缩短预氧化时间，而使成本降低，这是现有粘胶基碳纤维或碳纤维布生产工艺所无法达到的。而本发明工艺达到了这一目标。本发明的碳纤维的表面处理工艺和现有碳纤维表面处理工艺不同，本发明的处理方法即能在低的温度下，使碳纤维表面得到氧化引入含氧活性基团、而且还能起到碳纤维缺陷的补强效果，而又不会使碳纤维表面受损，从而能使碳纤维或碳薄膜的拉伸强度或复合强度得到双双提高。
具体实施例方式
将原料浆粕(或棉浆粕、或木浆粕、或草浆粕)以5％-10％烧碱溶液在25℃-45℃下进行漂洗或淋洗，然后过滤或压榨，压榨后的浆粕再以2.5％-6.5％的盐酸水溶液(或者硫酸或者硝酸或者用其混合酸水溶液)以同样的方式进行再洗，只是经酸洗的浆粕不再进行压榨或过滤，而是把其经酸液淋洗后的浆粕，以35-100℃的湿热空气，在紫外线照射下进行氧化处理，并使其形成氧化纤维素后，再以氨对其进行中和氨化处理(或以气氨熏蒸或以PH值为8-10.5的氨水溶液进行漂洗氨化)，经氨化的氧化纤维素经干燥后，即得到具一定阻燃性或一定碱溶性的异构浆粕纤维素。
将获得的异构浆粕纤维素，以4％-10％的烧碱溶液进行溶解处理，或者以15％-16％烧碱溶液进行溶解稀释处理，并使经溶解处理或经溶解稀释处理形成溶液的粘度范围在40-250s(落球粘度)，将此粘度范围的溶液，经多级过滤净化后，即获得可纺性异构粘胶溶液，将可纺性异构粘胶溶液经进一步过滤脱泡后，以干喷湿纺纺丝法，经喷丝板或狭长缝道，在压力下丝束化或薄膜化，并使其丝束或薄膜经过一段(3-10mm)空气层后，或进入到温度在23-55℃浓度为4％-6％的稀硫酸水溶液中，或者进入到温度在23-35℃含水乙醇(或甲醇)有机溶液中，凝固再生，再生凝固的湿态丝束或薄膜，经导出后，经25-55℃浓度为4％-7％的稀硫酸水溶流漂洗或淋洗后，再经同温度去离子水漂洗或淋洗以洗除丝束或薄膜所含有的碱、碱土金属及杂质粒子，然后，将淋洗后的丝束或薄膜进入到浓度为2.5％-6.5％，稀磷酸铵水溶液中，进行具有温度梯度的热浴牵伸，其浴温可分别为60℃、70℃、80℃和90℃(或95℃)相应的牵伸率为1.1倍、1.2倍、1.3倍和1.4倍，热浴牵伸后的丝束或薄膜经喷淋温度为60℃同浓度的磷酸铵水溶液，冷却至60℃后，进行胶榨脱水，并使经胶榨脱水后的丝束或薄膜的膨润度在60％-80％，然后，以3％的环氧改性硅油的乳化液，进行上油(以滚筒浸渍方式)并使丝束或薄膜上油的附着量在0.5％-1.5％(质量分数)，上油后的丝束或薄膜经140-160℃温度下干燥后，即获得高纯化普通型阻燃异构粘胶丝束纤维或薄膜。
将获得的高纯化普通型阻燃异构粘胶丝束纤维或薄膜，以高压饱和水蒸气进行湿热牵伸，并使其进入湿热牵伸的丝束或薄膜的含水率在0.5％，牵伸张力在0.7-1.2g/d范围内选择，使牵伸达到2-4倍，(牵伸倍数应根据异构粘胶纤维或薄膜其纤维素分子量的大小而进行调节，小则低，大则高)其饱和水蒸气的压力在2-6kgf/cm2，饱和水蒸气的干度在0.8-1.0之间，并且传湿热经牵伸出来的丝束或薄膜的含水率在7％-20％之间，然后，再使其张力作用下或140-170℃下干燥致密化1-10mm，最后把经干燥致密化的丝束或薄膜，在140-180℃温度下，使其松弛热收缩定型，并使热定型的空气含湿量5-20g/m3，收缩率控制在3％-8％，热定型时间为30s-5min，经热定型的丝束或薄膜，即为高纯化高性能阻燃异构粘胶丝束纤维或薄膜。
将获得的普通型或高性能阻燃异构粘胶丝束纤维经整经后，与其普通型或高性能阻燃异构粘胶薄膜分别经浸渍2.5％-6.5％氯化铵(或者硼酸)水溶液后，分别经送入预氧化炉(薄膜需用特殊形态氧化炉)，第一层温度在160-180℃，张力控制在50-110mg/d，随后不再对丝束或薄膜施加张力，只是施加的张力以克服丝束或薄膜自重而不下垂为原则，预氧化炉的温度控制在160-280℃范围内，并形成温度梯度160-180℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃，并使薄膜或丝束在预氧化炉内的停留时间在60-96min之间调节，丝束或薄膜经预氧化后，使其进入具有迷宫式密封装置的高纯度氮气保护下的低温炭化炉(薄膜应采用特殊炭化炉)、低温炭化炉温度控制在300-900℃之间，并形成温度梯度，在此期间从600℃后，应对丝束或薄膜施加0.05-1.0g/d张力以控制其收缩，低温炭化时，丝束或薄膜的停留时间为25-48min，从低温炭化炉出来的丝束或薄膜，使其再进入具有高纯度氮气保护的迷宫式密封装置的高温炭化炉(薄膜应为特殊形态高温炭化炉)，高温炭化温度梯度控制在900-1600℃之间，使丝束或薄膜在此期间的停留时间控制在4-6min，在此期间应施加更大的牵伸张力，其牵伸率在0.2％-2.0％之间调节，从高温炭化炉出来的丝束或薄膜即分别为普通型或高性能异构粘胶基碳纤维或碳薄膜，此碳纤维或碳薄膜，再经浸渍涂布4.5％-6.5％盐酸(或者硝酸)水溶液后，以60-100℃的湿热空气在紫外线照射下进行氧化处理5-10分钟，经氧化处理后的丝束或薄膜再以3％的PPQ乳化液上浆，并使其上浆率在0.5％-1.5％之间(质量分数)，其乳化液的平均粒度应在0.3-0.8μm，水乳液的粘度应在50CP以下，上浆方式为滚筒浸渍法，上浆经干燥后再经落筒收丝绕膜成为碳纤维或碳薄膜产品。或者把获得的普通与高性能异构粘胶基碳纤维或碳薄膜，分别经浸渍2.5％-4.5％硼酸水溶液后，分别进入石墨化管式炉或石墨化编状炉中在氩气保护下于1800-3000℃梯度高温下，石墨化处理6s-30s，相应牵伸率控制在0.9％-100％，石墨化后的碳纤维或碳薄膜，再经表面氧化处理上浆、干燥后，即获得成品普通与高性能石墨化异构粘胶基碳纤维或碳薄膜。
权利要求
1.普通与高性能异构粘胶基碳纤维(或薄膜)清洁化制造新工艺，其特征是原料浆粕(或棉浆粕、或木浆粕、或草浆粕)经碱洗，压榨过滤后，再经酸洗，酸洗浆粕经紫外线照射下的湿热空气氧化，氧化后再氨化、干燥，得到具一定阻燃性或碱溶性异构浆粕纤维素；此异构浆粕纤维素，经烧碱溶液溶解或溶解稀释能形成粘度范围在40-250s(落球粘度)的异构粘胶溶液，此溶液经过滤净化后，得到可纺性异构粘胶溶液，此异构粘胶溶液经脱泡后，经喷丝板或狭长缝道，以干喷湿纺，丝束化或薄膜化，并能在稀酸或醇系含水有机溶液凝固浴中再生为湿态异构粘胶丝束或薄膜，此湿态丝束或薄膜经酸洗、水洗，磷酸铵溶液热浴牵伸后，经喷淋冷却，胶榨脱水、上油、干燥，获得高纯化普通型阻燃异构粘胶丝束纤维或薄膜，此丝束或薄膜再经高压饱和水蒸气湿热牵伸，干燥致密化，热收缩定型，得到高纯化、高性能阻燃异构粘胶丝束纤维或薄膜，普通或高性能阻燃异构粘胶丝束纤维或薄膜经分别浸渍稀氯化铵(或者硼酸)水溶液后，再分别使其进入到纤维用或布用预氧化炉进行160-280℃的预氧化，预氧化出来的丝束或薄膜，再进入具有迷宫密封装置的高纯度氮气保护的纤维用或布用低温炭化炉进行300-900℃低温炭化，低温炭化出来的丝束或薄膜再进入高温炭化炉，进行900-1600℃的高温炭化，高温炭化出来的丝束或薄膜，即分别为普通与高性能异构粘胶基碳纤维或碳薄膜，此碳纤维或碳薄膜，经表面氧化处理、上浆、干燥后，即分别得到成品普通与高性能异构粘胶基碳纤维或碳薄膜，或者把普通与高性能异构粘胶基碳纤维或碳薄膜经高温石墨化处理后，再经表面氧化处理、上浆、干燥，获得普通与高性能石墨化异构粘胶基碳纤维或碳薄膜。
2.根据权力要求1所说的碱洗，是在25-45℃下的漂洗或淋洗，碱液浓度为3％-10％的NaOH水溶液。
3.根据权力要求1所说的酸洗，是在25-45℃下的漂洗或淋洗，酸液浓度为2.5％-6.5％的稀酸(或者盐酸或者硫酸或者硝酸或者其混合酸)水溶液。
4.根据权力要求1所说的酸洗浆粕经紫外线照射下的湿热空气氧化，其氧化温度在35-100℃，并使浆粕纤维素转化为氧化纤维素。
5.根据权力要求1所说的氧化后再氨化，是以气氨熏蒸或以PH值在8-10.5的氨水溶液漂洗氨化。
6.根据权力要求1所说的异构浆粕纤维素经烧碱溶液溶解，是以浓度为4％-10％的烧碱溶液进行溶解或浓度为15％-16％的烧碱溶液进行溶解稀释处理。
7.根据权力要求1所说的干喷湿纺，是其粘胶丝束或薄膜经过一段3-10mm的空气层后进入再生凝固浴。
8.根据权力要求1所说的凝固浴，是温度为25-55℃，浓度为4％-6％的硫酸水溶液或温度为23-35℃醇系含水有机溶液(甲醇、乙醇)。
9.根据权力要求1所说的湿态丝束或薄膜经酸洗、水洗是分别以4％-6％的硫酸水溶液或去离子水水溶液，漂洗或淋洗。
10.根据权力要求1所说的磷酸铵溶液热浴牵伸，是在浓度为2.5％-6.5％磷酸铵水溶液，温度梯度分别为60℃、70℃、80℃和90℃(95℃)，相应的牵伸倍数为1.1倍、1.2倍、1.3倍和1.4倍。
11.根据权力要求1所说的喷淋冷却是以温度为60℃，浓度为2.5％-6.5％磷酸铵水溶液喷淋冷却至60℃。
12.根据权力要求1所说的胶榨脱水、上油、干燥，是把经喷淋冷却后的丝束或薄膜胶榨脱水，并使经胶榨脱水后的丝束或薄膜的膨润度在60％-100％，经上油后以140℃-160℃的温度进行干燥，并使其含水率在0.5％。
13.根据权力要求1所说的经高压饱和水蒸气湿热牵伸是把经干燥后含水率在0.5％的丝束或薄膜，在饱和水蒸气压为2-6kgf/cm2，干度为0.8-1.0的湿热气氛下，以0.7-1.2g/d的牵伸张力进行牵伸并使其牵伸倍数达2-4倍(牢伸倍数还应根据异构粘胶纤维或薄膜纤维素分子量的大小进行调节)，并使经牵伸出来的丝束或薄膜的含水率在7％-20％之间。
14.根据权力要求1所说的干燥致密化，是在张力作用下以140-170℃温度干燥致密1-10min。
15.根据权力要求1所说的热收缩定型，是在140-180℃温度下，使丝束或薄膜松弛热收缩定型30s-15min，收缩率控制在3％-8％，其热收缩气氛可以是干热或者湿热。
16.根据权力要求1所说的浸渍稀铵盐(或者硼酸)水溶液，其浓度为2.5％-6.5％。
17.根据权力要求1所说的160-280℃的预氧化，是温度梯度分别为160-180℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃的预氧化，并在160-180℃区间，施加50-110mg/d的张力牵伸，随后不再施加张力牵伸，预氧化时间为60-96min。
18.根据权力要求1所说的300-900℃的低温炭化，是具有温度梯度的，并在600℃以后施加0.05-0.1g/d的张力，以控制其丝束或薄膜的收缩，丝束或薄膜的低温炭化停留时间为35-48min。
19.根据权力要求1所说的900-1600℃的高温炭化，是具有温度梯度的，牵伸率在0.2％-2.0％，丝束或薄膜的停留时间为4-6min。
20.根据权力要求1所说的碳纤维或碳薄膜经表面氧化处理，是碳纤维或碳薄膜经浸渍涂布4.5％-6.5％盐酸(或者硝酸)水溶液后，在紫外线照射下，以60℃-100℃的湿热空气氧化处理。
21.根据权力要求1所说的高温石墨化，是把普通与高性能异构粘胶基碳纤维或碳薄膜经浸渍涂布2.5％-4.5％硼酸水溶液(或者B2O3水溶液)或者浸渍(BN)超细粉末的乙醇分散液后，在氩气保护下于1800-3000℃梯度温度下石墨化，其石墨化时间为6s-30s，牵伸率在0.9％-134％之间。
全文摘要
普通与高性能异构粘胶基碳纤维(或薄膜)清洁化制造新工艺，是把原料浆粕，经碱、酸洗涤后再氧化或氨化，获得阻燃异构浆粕，此浆粕经碱溶解，获得可纺性异构粘胶溶液，此溶液经脱泡，干喷湿纺丝束化成薄膜化，并在酸浴或醇系有机溶液中凝固再生，再生丝束或薄膜经酸洗、去离子水涤洗后，再经热磷酸铵溶液热浴牵伸，胶榨脱水、上油、干燥获得普通异构粘胶丝束纤维或薄膜，此丝束或薄膜，再经高压饱和水蒸气湿热牵伸，干燥致密化，热收缩定型，获得高性能阻燃异构粘胶丝束纤维或薄膜，把普通与高性能阻燃异构粘胶丝束或薄膜，分别经浸渍铵盐(或硼酸)水溶液后，分别经预氧化，低温炭化，高温炭化、以及石墨化，获得普通与高性能异构粘胶基碳纤维或碳薄膜，碳纤维或碳薄膜经表面氧化、上浆、干燥，获得成品。
文档编号D01F9/16GK1858314SQ200510068320
公开日2006年11月8日 申请日期2005年5月8日 优先权日2005年5月8日
发明者李换位 申请人:李换位