[发明专利]一种用于碳纤维生产的超声波雾化加湿方法

说明书

技术领域

本发明属于碳纤维生产技术领域，特别涉及一种用于碳纤维生产的超声波雾化加湿方法。

背景技术

20世纪中后期，碳纤维以其作为纤维增强复合材料的优异性能，开始在宇航、体育用品等领域得到应用。随着碳纤维产品性能的提高和纤维增强复合材料技术的发展，碳纤维越来越广泛地被应用于航天航空、国防军工、文体器材、医用器材、新能源和土木建筑等领域，高性能碳纤维的需求量也快速加大。碳纤维制造过程包括预氧化、炭化、表面处理等步骤，每一步都对碳纤维的品质有着至关重要的影响。高性能、高品质的碳纤维要求产品的性能保持很好的均一性和稳定性。对于生产高性能的碳纤维来说，生产过程中原材料性能及其均一性、各步骤生产条件的稳定，都直接决定着碳纤维产品的最终性能高低。

为了保证生产过程中预氧丝的性能，中国专利CN 101760807A使用浸渍纯水、环氧乙烷改性硅油或氨改性硅油的方法，减少碳纤维制造中预氧化毛丝的产生。

为了减少浸渍设备对纤维表面的机械损伤，中国专利CN 101967735A提供了一种对纤维无机械损伤的浸液机，可实现碳纤维连续化生产过程中的化学改性、洗涤等处理工艺。

但是，上述专利文献中对碳纤维原丝均采用了使用液体直接浸渍的方法，使原丝在预氧化步骤前含有了较多浸渍液体。一方面，这使后续生产中原丝中的浸渍液体在烘干时需要较高的能耗，增加了生产成本；另一方面，由于过多液体对原丝的浸渍，液体会进入原丝内部，在一定程度上破坏原丝的内部结构从而降低原丝的性能，最终降低碳纤维产品的拉伸强度等性能。

发明内容

为了克服现有碳纤维加湿方法中存在的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种用于碳纤维生产的超声波雾化加湿方法，该方法对碳纤维无机械损伤、提高了碳纤维拉伸强度并且节约生产成本。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种用于碳纤维生产的超声波雾化加湿方法，包括以下步骤：

(1)超声波雾化：将加湿液超声振荡雾化为雾粒，通过调节超声振荡的频率和加湿液的加入量控制雾化加湿装置内的相对湿度为30-99％；

(2)加湿：将碳纤维在雾化加湿装置内加湿，至碳纤维含湿量为0.5-10％。

步骤(1)所述将加湿液超声雾化的过程可以是在雾化加湿装置内进行；也可以是在雾化加湿装置外进行，然后再将雾粒输送至雾化加湿装置；

步骤(1)所述的加湿液为纯水、自来水或聚醚改性硅油水溶液中的一种；

所述的聚醚改性硅油水溶液中聚醚改性硅油的质量浓度为2-15％；

步骤(1)所述雾化加湿装置内的相对湿度优选为50-95％；

步骤(2)所述的碳纤维可以是聚丙烯腈基碳纤维；

步骤(2)所述碳纤维含湿量优选为0.7-8％。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本发明的加湿方法中，碳纤维加湿后含湿量较低，后续生产中碳纤维在烘干时能耗也低，相比于现有生产技术更加节约生产成本；而且加湿后超声波雾化所产生的雾粒附着在碳纤维表面，不破坏碳纤维的内部结构且能够在碳纤维表面形成一层保护膜，减少了碳纤维在生产过程中的机械损伤，从而最大限度地保护了碳纤维的强度在后续生产过程中不会降低，最终提高了碳纤维产品的拉伸强度等性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种用于聚丙烯腈基碳纤维生产的超声波雾化加湿方法，其步骤如下：

(1)超声波雾化：将纯水超声振荡雾化为雾粒，使雾化加湿装置内的相对湿度为30％；

(2)加湿：将聚丙烯腈基碳纤维原丝在雾化加湿装置内加湿，加至原丝含湿量为0.5％。

实施例2

一种用于聚丙烯腈基碳纤维生产的超声波雾化加湿方法，其步骤如下：

(1)超声波雾化：将质量浓度为2％的聚醚改性硅油水溶液超声振荡雾化为雾粒，使雾化加湿装置内的相对湿度为50％；

(2)加湿：将聚丙烯腈基碳纤维原丝在雾化加湿装置内加湿，加至原丝含湿量为0.7％。

实施例3

一种用于聚丙烯腈基碳纤维生产的超声波雾化加湿方法，其步骤如下：

(1)超声波雾化：将质量浓度为10％的聚醚改性硅油水溶液超声振荡雾化为雾粒，使雾化加湿装置内的相对湿度为70％；

(2)加湿：将聚丙烯腈基碳纤维原丝在雾化加湿装置内加湿，加至原丝含湿量为4％。

实施例4