[实用新型]一种聚丙烯腈纺丝液制备的实验装置

说明书

本实用新型公开了一种聚丙烯腈纺丝液制备的实验装置。设置定时控制器实现聚合反应，并利用蜗轮蜗杆对搅拌输出进行减速，提高反应过程搅拌速度的稳定性。通过温度记录仪记录循环水进出口温度，获得反应过程中热量的变化趋势，经过反应器顶端换气口，实现反应过程的气氛保护；并通过放料口的法兰与纺丝计量泵连接，进行聚丙烯腈的纺丝。本发明的装置能够降低高精度搅速设备的成本投入，将纺丝液制备过程中的处理过程集中至一个设备，降低实验物料在转移过程中被污染的可能性，提高小试与大生产结果的一致性，实现聚丙烯腈纺丝液在聚合反应、后处理及纺丝过程中精准控制及其过程研究与新工艺的探索。

技术领域

本实用新型属于聚丙烯腈纺丝液合成实验领域，特别是涉及一种聚丙烯腈纺丝液制备的实验装置。

背景技术

聚丙烯腈碳纤维以其优异性能，高强度，高模量，密度小，耐高温，广泛的应用在航天航空、建筑工程、交通运输等领域，成为当今世界碳纤维发展的主流，占据碳纤维市场的90％以上。然而碳纤维技术突破困难及高昂的投入成本严重制约碳纤维及其下游产业的快速发展。聚丙烯腈碳纤维技术的突破及生产工艺优化离不开实验理论研究，而建立快速、精准控制、低投入实验平台对理论研究工作的开展具有重要意义。传统的均相法实验装置存在无法实现精准的低速搅拌、高昂的设备投入、自动化控制程度低、等缺点。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种聚丙烯腈纺丝液制备的实验装置。

实现本实用新型目的提供技术方案如下：

一种聚丙烯腈纺丝液制备的实验装置，包括

定制反应器，定制反应器设有搅拌桨，搅拌桨上端为涡轮蜗杆，涡轮蜗杆连接转速控制器；定制反应器的顶端设有氮气出口、氮气进口；定制反应器的一侧且位于定制反应器的中端设有循环水出口，循环水出口处设有温度记录器一；定制反应器的另一侧设有循环水进口，循环水进口设有温度记录器三；定制反应器的底部设有放料阀，放料阀与喷丝装置相连，定制反应器设有温度记录器二。

进一步的，温度记录仪中设有热电偶。

进一步的，涡轮蜗杆为金属杆。

进一步的，定制反应器为反应釜。

进一步的，反应器底部设置的放料阀连接有计量泵。

进一步的，定制反应器的体积为4-8L。

进一步的，蜗轮蜗杆连接搅拌器电机。

进一步的，搅拌器电机设置转速800r/min，当聚丙烯腈纺丝液高粘度下低转速稳定输出，转速控制器控制转速低于80r/min。

进一步的，搅拌器电机设有定时控制器，控制搅拌启停时间，升温实现聚丙烯腈聚合反应的自动化。

该装置获得小实验的稳定低转速，通过齿轮的变速实现反应转速是电机转速的十分之一。通过涡轮与搅拌棒顶端涡杆衔接，设置电机的转速为实际转数与减速倍数的乘积，电机输出扭矩大实际转速受聚合液粘度增加而改变的影响小。

本实用新型具有显著优点为：

1、本实用新型的装置满足实验室级物料粘度波动大，通过齿轮的变速实现反应转速是电机转速的十分之一，满足超低(60r/min)搅拌速度稳定输出的工艺要求。

2、成套自动化智能反应装置减少了长时间(12小时)人员在线监控，实现了聚合反应自动启停升温等功能。

3、该装置实现了实验室级聚丙烯腈原液在线进行纺丝评价实验，为新一代聚合体开发提供平台。

附图说明

图1为本实用新型的装置的结构示意图。

图2为实施例1实验结果图。

图3为实施例2实验结果图。