[发明专利]碳纤维原丝纺丝液的制备方法

说明书

技术领域    本发明属于一种碳纤维纺丝液，具体涉及一种碳纤维原丝纺丝液的制备方法。

背景技术    用二甲基亚飒为溶剂直接聚合纺丝是目前国际上最为重视的制备 PAN 基碳原丝的方法。过去的连续聚合由于聚合釜壁易结胶影响散热，不能长期连续运转，迫使业者转向间断聚合的方法，每聚合一釜即排空料进行清釜，而后再进料聚合下一釜，每年重复数百次，虽然解决了釜壁结胶影响散热的问题，但频繁开停车，进料排料升降温和清釜，聚合体系中各物料浓度始终处于波动状态，使制得的纺丝液质量波动大，而且能耗高，生产效率低，不易制得质量高、成本低的原丝。

发明内容    本发明所要解决的技术问题是提供可长期连续聚合以制备质量均匀、粘度适中、分子量分布较窄、浓度范围可调的无凝胶成份的碳纤维原丝纺丝液的碳纤维原丝纺丝液的制备方法。

本发明的技术方案：碳纤维原丝纺丝液的制备方法，包括下列步骤：

( l ）将占丙烯睛和共聚单体总重量 95-99.33%的丙烯睛，将占丙烯睛和共聚单体总重量0.7-5％的共聚单体，常温下溶于占纺丝液总重量81 -74％的二甲基亚飒中，搅拌1小时后加入占丙烯睛和共聚单体总重量0.3-1.5% 的偶氮引发剂，搅拌半小时；

( 2 ）将上述混合物降温到-20℃-10℃ 后，连续泵入1-4个串联的带冷却夹套的聚合釜中，温度控制在 30℃- 70℃之间，聚合时间20-60小时；

( 3 ）聚合后得到转化率≤98% ，粘度30-60PaS，浓度18 -25% 的纺丝液，该纺丝液分子量分布系数≤3。

偶氮引发剂选用偶氮二异丁睛，偶氮二异庚睛中的任一种或两种，共聚单体选用衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸中的任一种。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明可以连续进料，连续出料，可长期连续聚合以制备质量均匀、粘度适中、分子量分布较窄、浓度范围可调的无凝胶成份的碳纤维原丝纺丝液。可制得质量波动小、能耗低、生产率高、容易控制产品质量、成本低的原丝纺丝液，总之，工艺易控制，纺丝适应性好。

具体实施方式

实施例 1

将 19 . 84kg 重量的丙烯睛，0.16kg 重量的衣康酸，常温下溶解于 79 . 8kg 重量的二甲基亚飒中，搅拌一小时后加入0.1kg 的偶氮二异庚睛和 0.1kg 重量的偶氮二异丁睛，搅拌半小时后，降温到-10℃ ，连续自聚合釜上部加入，釜夹套中通入冷却水，控制温度30℃-70℃，共36小时，下部出口连续排出的聚丙烯睛溶液浓度19% ，粘度45PaS( 45℃ 测定），分子量分布系数 2.4 ，脱泡过滤后即成良好纺丝液。

实施例 2 

将 22.54kg 重量的丙烯睛，0.46kg 重量的丙烯酸溶解于 76.77kg 重量的二甲基亚飒中，搅拌下先后加入0.13kg 重量的偶氮二异庚睛和0.10kg 重量的偶氮二异丁睛，混合物降温到-12℃ 后加入聚合釜中，连续自聚合釜下部加入开始聚合，夹套通冷水控温从 30℃ 逐步升高到 70OC ，共 48 小时，得到转化率 97 % ,粘度 60Pas（45 ℃）分子量分布系数2.5，脱泡过滤后可连续用此纺丝。