[发明专利]一种碳纤维原丝的制备方法

说明书

本发明涉及碳纤维技术领域，尤其涉及一种碳纤维原丝的制备方法，原液过滤包括以下步骤：通过管道导引原液在动力作用下自上而下经过若干一级过滤孔位，一级过滤孔位为锥形孔位，顶部第一孔径小于底部第二孔径，且所有一级过滤孔位的入口流通面积之和小于管道的流通面积；自一级过滤孔位流出的原液经过若干二级过滤孔位，二级过滤孔位包括曲面收缩段和曲面扩张段，中部第三孔径小于第二孔径且大于第一孔径；自二级过滤孔位流出的原液经过若干三级过滤孔位，三级过滤孔位包括锥形段和圆柱段，二级过滤孔位的轴线与三级过滤孔位的轴线错位设置，所有圆柱段的流通面积之和等于管道的流通面积。通过本发明，可有效降低喷丝后丝束的断丝率，避免毛丝等现象。

技术领域

本发明涉及碳纤维技术领域，尤其涉及一种碳纤维原丝的制备方法。

背景技术

碳纤维是含碳量高于90%的无机纤维，其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，其微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。碳纤维（carbonfiber），顾名思义，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，可用于制备众多复合型材料。碳纤维具有轴向强度和模量高、抗蠕变、耐疲劳、耐腐性、耐高温等一系列优异的性能；且纤维的密度低，热膨胀系数小，比热及导电性介于非金属和金属之间，X射线透过性好。碳纤维的抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是传统钢材料的7倍多，而它的比重不到钢的1/4，碳纤维材料的高比强度、高比模量预示了其在工程的广阔应用前景。目前，碳纤维已被广泛用于建筑，化工，体育、航天以及汽车等领域。

原丝是制取高性能碳纤维的前提，而在纺丝过程中，纤维的断丝率及线密度的稳定性，影响最终得到原丝的性能，从而直接影响了碳纤维的性能，如何有效降低喷丝后丝束的断丝率，从而避免纤维纺制过程中所发生的毛丝等现象，成为了目前本领域技术人员亟待解决的问题。

鉴于上述需求的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种碳纤维原丝的制备方法，使其更具有实用性。

发明内容

本发明中提供一种碳纤维原丝的制备方法，从而有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种碳纤维原丝的制备方法，包括原液制备、喷丝挤出、凝固成型、牵伸、水洗、上油、干燥和热定型步骤，还包括设置在所述原液制备和喷丝挤出之间的原液过滤，所述原液过滤包括以下步骤：

增压过滤：通过管道导引原液在动力作用下自上而下通过若干一级过滤孔位，所述一级过滤孔位为锥形孔位，顶部第一孔径小于底部第二孔径，且所有一级过滤孔位的入口流通面积之和小于所述管道的流通面积；

一次释压过滤：自所述一级过滤孔位流出的原液通过若干二级过滤孔位，所述二级过滤孔位沿原液流通方向包括曲面收缩段和曲面扩张段，两段中的曲面均向孔位内凸出，其中，中部瓶颈处最小的第三孔径小于所述第二孔径且大于第一孔径，所述二级过滤孔位与一级过滤孔位的轴线一一对应重合设置；

二次释压过滤：自所述二级过滤孔位流出的原液经过若干三级过滤孔位，所述三级过滤孔位沿原液流通方向包括锥形段和与所述锥形段的小直径端连接的圆柱段，每个所述二级过滤孔位与至少两个所述三级过滤孔位对应，且二级过滤孔位的轴线与三级过滤孔位的轴线错位设置，其中，所有所述圆柱段的流通面积之和等于所述管道的流通面积。

进一步地，所述增压过滤中增压比例小于等于10％。

进一步地，所述曲面收缩段在原液流通方向上的长度和曲面变化程度大于曲面扩张段。

进一步地，所述二级过滤孔位顶部的第四孔径大于所述第二孔径。

进一步地，对应关系中的至少两个所述三级过滤孔位关于所述二级过滤孔位的轴线对称设置。