[发明专利]一种高强高模碳纤维的处理方法及系统

说明书

本发明公开了一种高强高模碳纤维的处理系统，包括依次连接的表面处理装置、水洗装置和热干燥‑氧化装置；所述热干燥‑氧化装置由热干燥系统及氧化系统组成，热干燥系统包括防护保温箱、光源和排气通道；氧化系统包括氧化性气氛反应器、辅助光源和防护箱。还公开了一种高强高模碳纤维的处理方法，包括：(1)高强高模碳纤维丝束连续经过表面处理装置，对纤维表面进行氧化处理；(2)采用水洗装置对高强高模碳纤维表面进行水洗；(3)水洗后的高强高模碳纤维丝束经过热干燥‑氧化装置，收丝，即得。本发明的方法操作简单、可控性强，而且耗能小，可在实现高强高模碳纤维连续、快速、高效烘干基础上，实现碳纤维表面的二次活化。

技术领域

本发明属于碳纤维生产技术领域，具体涉及一种高强高模碳纤维的处理方法及系统。

背景技术

高强高模碳纤维是经过2000℃～3000℃高温石墨化处理制备得到，纤维表面呈现极高惰性，因此需要对其表面进行处理来提高纤维表面活性。目前碳纤维表面处理方法较多，尤其以阳极氧化等溶液氧化应用居多，表面氧化处理后会残留溶液，因而需要进行水洗处理除去纤维表面残留溶剂，随后进行水洗干燥，以便于后续的上浆工艺。

碳纤维表面水洗干燥最为常用的方法为鼓风式干燥炉进行干燥处理，如公开号为CN102645091A的中国发明专利文献公开了碳纤维水洗后干燥装置等通过热风干燥方式实现纤维表面干燥。但是对于高强高模碳纤维而言，由于纤维呈现极高脆性，在生产过程中由于张力牵伸等原因易于形成表面毛丝，如果水洗干燥采用热风干燥方式极易造成纤维表面毛丝加剧，进而影响纤维的力学性能。

此外，公开号为CN107385735A的中国发明专利文献公开了用于碳纤维的水洗干燥、上浆和干燥定型的系统，采用热辊接触式烘干方法，该方法虽然可快速实现碳纤维烘干，但是由于纤维表面与热辊发生热接触，导致表面处理后碳纤维表面产生的活性基团发生损伤，纤维表面活性下降，使得表面处理失去意义。

公开号为CN201122045Y的中国实用新型专利文献公开的碳纤维制品紫外线干燥设备中提出利用紫外光或红外光加热方式，但其与本发明存在以下两点本质不同：其一，应用领域不同，其专利是针对碳纤维制品利用红外线灯管及紫外线灯管来烤干制品上的紫外线涂料，本发明发生在碳纤维生产过程中，用于纤维水洗烘干；其二，装置结构迥异、能耗差异较大，其专利需对碳纤维表面进行烤漆，因此需极高温度下进行，因而装置能耗较高，且设备复杂，如其装置中需要送风系统及时对装置进行降温，而本发明简单易行，而且在可见光等条件下也可实现碳纤维快速干燥。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，并结合高强高模碳纤维结构与性能特点，本发明设计了一种高强高模碳纤维的处理方法和系统，本发明方法操作简便、可控性强、能耗低，在实现高强高模碳纤维表面连续、快速、高效干燥同时，可实现对纤维表面二次氧化，大幅提高纤维表面活性。

本发明通过以下技术方案实现：

一种高强高模碳纤维的处理系统，包括依次连接的表面处理装置、水洗装置和热干燥-氧化装置；

所述热干燥-氧化装置由热干燥系统及氧化系统组成，热干燥系统包括防护保温箱、光源和排气通道；氧化系统包括氧化性气氛反应器、辅助光源和防护箱。

所述表面处理装置用于对高强高模碳纤维表面进行氧化处理，提高表面活性；所述表面处理装置为液相氧化装置或阳极氧化装置，可根据需要设置为一道、两道或多道。

所述水洗装置用于对高强高模碳纤维表面进行水洗，清除纤维表面残留的溶液。

所述水洗装置可根据需要设置为一道、两道或多道。

所述热干燥-氧化装置利用装置内热干燥系统的均匀热场实现高强高模碳纤维表面的高效、快速干燥处理，随后利用氧化系统进行表面二次氧化。