[发明专利]一种聚丙烯腈预氧化丝的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚丙烯腈预氧化丝的制备方法，其技术要点包括以下步骤：聚丙烯腈纤维制备：选取聚丙烯腈树脂，并以7‑8wt％的NaSCN水溶液为凝固浴采用湿法纺丝工艺经喷丝及凝固成形制得聚丙烯腈原纤维，然后对聚丙烯腈原纤维进行灰分处理，得到聚丙烯腈纤维；上料：将聚丙烯腈纤维依次绕设在三个牵伸辊组上，并控制三个牵伸辊组的转速和温度，在氧气和空气的气氛下对聚丙烯腈纤维进行预氧化，得到预氧化丝；条件控制：沿出料方向，第一牵伸辊组的温度为150‑180℃，转速为6‑10转/分钟；第二牵伸辊组的温度为160‑190℃，转速为12‑16转/分钟；第三牵伸辊组的温度为200‑240℃，转速为14‑18转/分钟。本发明制备得到的预氧化丝既具有柔软性又具有碳纤维的阻燃性能和强度。

技术领域

本发明涉及聚丙烯腈原纤维领域，更具体地说，它涉及一种聚丙烯腈预氧化丝的制备方法。

背景技术

碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。他的质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有高硬度、高强度、重量轻、高耐化学性、耐高温的特性，碳纤维具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的可加工性，是新一代增强纤维，这也使其在航空航天、土木工程、军事、赛车与其他竞技体育运动制品很受欢迎。

碳纤维虽然具有很多的优异特性，但是其质地较硬，接触人体皮肤会引起不适，而在碳纤维生产过程中，中间产物预氧化丝不仅具有纤维的柔软特性，而且具有碳纤维的阻燃等良好特性，可以很好应用在织物上。

然而预氧化丝的制备存在以下问题：预氧化丝属于中间产物，因此得到预氧化丝的控制点很难准确达到，如果预氧化未达到要求，虽然得到的纤维丝具有柔软性，但是不具备阻燃性能；如果预氧化超过所需控制点，虽然纤维丝具备了阻燃型，但是其质地变硬，不适合用于织物中。

为了解决上述问题，本发明提供了一种预氧化丝的制备方法，使得制备得到的预氧化丝既具有柔软性又具有碳纤维的阻燃性能等。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种聚丙烯腈预氧化丝的制备方法，制备得到的预氧化丝既具有柔软性又具有碳纤维的阻燃性能和强度。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种聚丙烯腈预氧化丝的制备方法，包括以下步骤：

聚丙烯腈纤维制备：选取聚丙烯腈树脂，并以7-8wt％的NaSCN水溶液为凝固浴采用湿法纺丝工艺经喷丝及凝固成形制得聚丙烯腈原纤维，然后对聚丙烯腈原纤维进行灰分处理，得到聚丙烯腈纤维；

上料：将聚丙烯腈纤维依次绕设在三个牵伸辊组上，并控制三个牵伸辊组的转速和温度，在氧气和空气的气氛下对聚丙烯腈纤维进行预氧化，得到预氧化丝；

条件控制：沿出料方向，第一牵伸辊组的温度为150-180℃，转速为6-10转/分钟；第二牵伸辊组的温度为160-190℃，转速为12-16转/分钟；第三牵伸辊组的温度为200-240℃，转速为14-18转/分钟。

通过采取上述技术方案，将聚丙烯腈纤维绕设在牵伸辊组上后，利用相邻牵伸辊组之间的速度差来形成纤维之间的拉伸力，从而抑制纤维自身的大幅度收缩，从而提高纤维的加工后强度；而且本发明中第一牵伸辊组、第二牵伸辊组和第三牵伸辊组的速度和温度都不同，使得聚丙烯腈纤维在第一牵伸辊组上完成白色到黄色的转变，在第二牵伸辊组上完胜黄色到红色的转变，在第三牵伸辊组上完成红色向黑色的转变，并且利用聚丙烯腈纤维在牵伸辊组辊体上的进给距离来满足聚丙烯腈纤维的加热和氧化时间，从而本发明制备得到的预氧化丝既具有柔软性又具有碳纤维的阻燃性能和强度。

本发明的进一步设置为，所述条件控制步骤中，第一牵伸辊组、第二牵伸辊组和第三牵伸辊组的辊直径比为(2-4)：(1.5-3.5)：(1-3)。