聚丙烯腈基碳纤维原丝的湿法纺丝制备方法
聚丙烯腈纤维纺丝工艺
聚丙烯腈纤维纺丝工艺(一)湿法纺丝聚丙烯腈湿法纺丝工艺，采用与制备原液相同的溶剂一一水溶液作凝固浴，纺丝原液由喷丝头上小孔喷出成细流状进人凝固浴,表层首先与凝固浴接触,凝固成皮层,随着凝固浴中水透过皮层向细流内部扩散和细流内部溶剂通过皮层向凝固浴扩散,使细流中溶剂浓度不断降低，当达到临界浓度时,均相的聚丙烯腈共聚物溶液发生相分离,聚合物从溶液中沉淀析出，凝固成具皮芯结构的初生纤维(冻胶体)。
此法是目前腈纶生产的主要方法，约占总产能的82%。
(二)干法纺丝聚丙烯腈干法纺丝工艺，采用易挥发的有机溶剂(DMF、丙酮等)制备原液，纺丝时预先加热原液,并将原液从喷丝板小孔喷入具有夹套加热的纺丝甬道中,与通人甬道的热氮气并流前进,原液细流中溶剂被热的氮气加热而蒸发,并被流动的热气流带走,在冷凝器中冷凝回收，原液细流中聚合物因脱溶剂而凝固成初生纤维。
(三)干湿法纺丝干湿法纺丝工艺，纺丝原液从喷丝板小孔挤出,先经10～30mm空气层,然后进入凝固浴，经脱溶剂而制得初生纤维。
由于出喷丝孔后原液细流胀大区在空气层中,处于未凝固状态,无溶剂减少故液流体积无变化,细流胀大截面比湿法或干法大几倍,可经受较大喷头的正拉伸,喷头正拉伸使高聚物大分子获得初步取向,为进行高速纺丝和经受高倍拉伸制高强度纤维创造了条件。
目前,该法的最高纺速达1000~2000m/min,所产纤维强度超过7cN/dtex。
产品主要用作碳纤原丝。
(四)冻胶法纺丝冻胶法纺丝工艺，用于制备高强高模聚丙烯腈纤维,将大于50万的超高相对分子质量聚丙烯腈溶液在高温下挤出喷丝板,原液细流先被冷却固化成含有溶剂的聚合物冻胶丝,再经脱溶剂与高倍拉伸制得高强高模纤维。
如将相对分子质量100万的聚丙烯腈，以DMF为溶剂配成浓度6%~8%的溶液(45℃时黏度100Pa·s)加热到90~100℃,经10mm空气层后进入0~5℃、75%DMF凝固浴,由于迅速冷却形成了稳定的冻胶丝;制得的冻胶丝中含有与纺丝原液中相近浓度的溶剂,经萃取浴脱除溶剂,干燥去除萃取剂,再经多级高倍拉伸(总拉伸15~20倍),可制得强度12cN/dtex、模量222cN/dtex的高强高模聚丙烯腈长丝。
聚丙烯腈基碳纤维原丝的湿法纺丝制备方法
聚丙烯腈基碳纤维原丝的湿法纺丝制备方法聚丙烯腈基碳纤维是一种具有高强度、高模量和优良的导电性能的碳纤维材料，在航天航空、汽车、船舶和体育器材等领域有广泛的应用。
湿法纺丝是制备聚丙烯腈基碳纤维原丝的一种常用方法，下面将介绍湿法纺丝制备聚丙烯腈基碳纤维原丝的详细步骤。
首先，制备聚丙烯腈溶液。
将聚丙烯腈与溶剂（如N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等）按一定比例加入反应釜中，加热搅拌使其溶解均匀。
然后，将溶解好的聚丙烯腈溶液过滤去除杂质，得到纯净的聚丙烯腈溶液。
接下来，进行复合纤维基体的制备。
将聚丙烯腈溶液泵入湿法纺丝机的纺丝头中。
湿法纺丝机是由一个旋转鼓和纺丝头组成的，旋转鼓上面覆有微孔的滤网，纺丝头下面有充湿设备。
当纺丝头接触到纤维基体水槽里的水时，聚丙烯腈溶液中的溶剂会被快速稀释和溶解，形成聚丙烯腈纤维基体。
然后，进行原丝的浸渍处理。
将湿法纺丝得到的聚丙烯腈纤维基体浸入含有聚维酰胺-6溶液的浸渍槽中，使聚丙烯腈纤维基体充分吸收聚维酰胺-6溶液。
聚维酰胺-6是一种常用的硫氮共聚物，用来增强聚丙烯腈基碳纤维的力学性能和导电性能。
完成浸渍后，将浸渍的聚丙烯腈纤维基体放入预氧化炉中进行预氧化处理。
预氧化是通过加热将聚丙烯腈纤维中的一部分结构能定型成均一分散的胺基腈结构，为后续的碳化反应做准备。
预氧化的温度和时间会影响聚丙烯腈基碳纤维的热稳定性和结晶程度。
最后，进行碳化和石墨化处理。
将预氧化后的聚丙烯腈纤维基体放入高温炉中进行碳化和石墨化处理。
碳化是通过加热将胺基腈结构分解生成纯碳结构，形成聚丙烯腈基碳纤维。
碳化的温度和时间会影响碳纤维的晶体结构和导电性能。
石墨化是在碳化的基础上进一步提高纤维的石墨化程度，使纤维具有更好的导电性能和力学性能。
以上就是湿法纺丝制备聚丙烯腈基碳纤维原丝的详细步骤。
这种方法制备的聚丙烯腈基碳纤维原丝具有一定的机械性能和导电性能，适用于多种应用场景。
湿法纺丝工艺制备聚丙烯腈纤维技术研究
湿法纺丝工艺制备聚丙烯腈纤维技术研究发布时间：2021-05-10T10:13:37.443Z 来源：《基层建设》2020年第30期作者：姜辉[导读] 摘要：湿法纺丝的速度远低于熔融纺丝，因为湿法纺丝受溶剂和混凝剂的双重扩散速度和凝固浴的流体阻力的限制。
大庆石化公司腈纶厂纺丝联合车间摘要：湿法纺丝的速度远低于熔融纺丝，因为湿法纺丝受溶剂和混凝剂的双重扩散速度和凝固浴的流体阻力的限制。
拉出辊的速度与纺丝原液的挤出速度之比称为喷丝头拉伸比。
为了提高成形过程的稳定性，湿法纺丝的拉伸比通常是一个很小负拉伸，关键词：湿法纺丝；工艺：聚丙烯腈聚丙烯腈纤维的研究和开发受到了世界各国的广泛关注，通过三道牵伸来实现丝束设定的强度，纤维的结晶度和取向度会给溶液中带来大量的空气。
多级拉伸的拉伸温度在不同阶段是不同的。
选择好的溶剂是非常重要的。
使用有大量喷丝孔的喷丝板是必要的。
经过双扩散，所制备的凝胶前驱体中大分子链间的缠结状态得以维持。
它不仅难以溶解，而且会形成初生纤维。
在各种后处理工艺中，溶解于溶剂中产生粘性纺丝溶液，形成具有流动性和可纺性的纺丝溶液是不可缺少的主要工艺。
虽然初生纤维指标很差，但易溶解超高分子量原料，去除柔性链大分子的缠结，适当控制拉伸速度。
此外，熔融温度也高于分解温度。
因此，要积极调整产业结构，工艺水平和产品开发技术都有了很大的进步。
湿法纺丝是聚丙烯睛纤维的传统纺丝方法，聚丙烯腈纤维在建筑工业等领域中的应用越来越广泛。
聚丙烯睛纤维是一种人造纤维，随着研究的不断深入，聚丙烯腈纤维的合成方法和纺丝技术有了很大提高，同时实现了电机故障后的速度跟踪。
这使得聚丙烯腈纤维在我国的应用范围日渐扩大，使得近年来国内睛纶产业的水平不断提升，各行各业对其需求也不断提高。
湿法纺丝是聚丙烯腈纤维的传统纺丝方法，运行高效稳定，也是目前国内应用范围最广的一种纺丝方法。
纺丝原液是一种兼具粘度和弹性的弹性粘胶。
当浆料从喷丝孔中压出时，会产生孔膨胀效应（Burroughs效应），使挤出流的直径大于喷丝孔的直径。
聚丙烯腈碳纤维的基本工艺流程
聚丙烯腈碳纤维的基本工艺流程英文回答：Basic Process Flow for Polyacrylonitrile (PAN) Carbon Fiber Production.1. Precursor Spinning:The first step involves spinning a solution of PAN (polyacrylonitrile) polymer into fibers.This is done through a process called wet spinning, where the PAN solution is extruded through spinnerets into a coagulation bath to form solid fibers.2. Stabilization:The spun PAN fibers are heated in an oxidizing atmosphere (air or oxygen) at temperatures ranging from 200°C to 300°C.This process stabilizes the fibers and makes them infusible and insoluble.3. Carbonization:The stabilized fibers are pyrolyzed in an inert atmosphere (nitrogen or argon) at temperatures between 900°C and 1500°C.During carbonization, the organic components of the PAN fibers are removed, leaving behind a carbon skeleton.4. Graphitization (Optional):For high-performance applications, the carbon fibers may undergo an additional step called graphitization.This involves heating the fibers to even higher temperatures (above 2000°C) in an inert atmosphere to increase their crystallinity and thermal stability.5. Surface Treatment (Optional):Depending on the desired properties, the carbon fibers may undergo surface treatments such as oxidation or coating.These treatments enhance fiber-matrix adhesion, improve wettability, and protect the fibers from degradation.6. Fiber Sizing:Sizing agents, typically epoxy or phenolic resins, are applied to the carbon fibers to improve their handling and processability.This enhances their strength and reduces fiber breakage during weaving or knitting.中文回答：聚丙烯腈碳纤维的基本工艺流程。
一种聚丙烯腈基碳纤维干湿法纺丝原液及其制备方法
一种聚丙烯腈基碳纤维干湿法纺丝原液及其制备方法嘿，咱今儿个就来唠唠这聚丙烯腈基碳纤维干湿法纺丝原液及其制备方法。
你说这聚丙烯腈基碳纤维啊，那可真是个厉害的玩意儿！就好比是建筑里的钢筋，给各种东西提供强大的支撑和力量。
而这干湿法纺丝原液呢，就是制造这厉害玩意儿的关键原料。
想象一下，这原液就像是魔法药水，通过一系列奇妙的步骤和操作，就能变成那坚韧无比的碳纤维。
那怎么制备这神奇的原液呢？首先得有高质量的聚丙烯腈。
这就像是做菜得有好食材一样，要是聚丙烯腈质量不行，那后面的一切都白搭啦！然后呢，要加入各种助剂，这些助剂就像是调料，能让原液的性能更加出色。
接下来就是一系列精细的操作啦！温度要控制得恰到好处，不能高也不能低，不然这原液可就“发脾气”啦。
搅拌也要均匀，就跟搅鸡蛋似的，得让各种成分充分融合在一起。
在这个过程中，可不能有丝毫的马虎。
你想想看，要是出了一点点差错，那最后得到的碳纤维可能就不那么完美了。
这可不是闹着玩的呀！制备好了这原液，就可以进行纺丝啦。
那细细的丝线从喷嘴里吐出来，就像是蚕宝宝吐丝一样，神奇极了。
这整个过程，不就像是一场精心编排的舞蹈吗？每个步骤都要准确无误，才能跳出那优美的舞姿，才能得到高质量的聚丙烯腈基碳纤维。
咱再回过头来想想，要是没有这巧妙的制备方法，那我们生活中的很多高科技产品可就没办法实现啦！飞机、汽车、航天器等等，都得靠这小小的碳纤维来支撑起它们的高性能。
所以说啊，这聚丙烯腈基碳纤维干湿法纺丝原液及其制备方法，那可真是太重要啦！咱得好好研究，好好掌握，让它为我们的生活带来更多的便利和惊喜！你说是不是这个理儿呢？。
聚丙烯腈基碳纤维生产工艺
聚丙烯腈基碳纤维生产工艺聚丙烯腈基碳纤维生产工艺可以简单分为以下几个步骤：原料准备、聚合、纺丝、氧化、炭化和后处理。
首先，原料准备是生产过程的第一步。
原料主要包括聚丙烯腈、聚合物助剂和纺丝助剂等。
这些原料需要经过筛分、洗涤和干燥等处理，确保纤维的质量。
接下来是聚合的过程。
将聚丙烯腈与聚合物助剂和溶剂混合，并由聚合剂催化，进行聚合反应。
聚丙烯腈的均聚度和聚合温度会影响最终纤维的力学性能和结构特点。
然后是纺丝过程。
聚合完成后，将溶剂除去，得到聚合物纤维化。
纺丝可以通过湿法或干法进行。
湿法纺丝是将聚合物溶解在溶液中，然后通过喷射、旋转或拉丝等方法将溶液拉伸成细丝。
干法纺丝是将聚合物直接熔融，并通过气流将熔融聚合物拉丝。
氧化是将纺丝得到的聚合物纤维经过热氧化处理。
在高温下，聚丙烯腈纤维会氧化成高分子含氮的纤维，氧化反应可以提高纤维的热稳定性和加工性能。
炭化是将经过氧化的聚丙烯腈纤维经过高温处理，使其转变为碳纤维。
炭化过程是在非氧化条件下进行的，通常会使用一定的温度和保温时间来控制炭化程度。
炭化反应可以使纤维中的非碳成分脱离，最终得到高纯度的碳纤维。
最后是后处理。
经过炭化后的碳纤维需要经过表面处理，包括浸渍、热处理和机械加工等。
浸渍是通过浸泡碳纤维在树脂浆料中，以提高纤维的强度和刚度。
热处理是通过高温处理，改变纤维的晶体结构和性能。
机械加工则是将碳纤维进行切割、编织、缠绕等加工，使其符合具体的使用要求。
以上是聚丙烯腈基碳纤维生产工艺的主要步骤，每个步骤都需要严格控制参数和条件，以确保最终产品的质量和性能。
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本 发 明属 于 碳 纤 维 预 浸 料 生 产 设 备 技 术 领 域 ，具 体 涉及 一种 碳 纤 维 预浸 料 的涂 敷装 置 ，沿 碳 纤 维 走 向，包 括 前 工 段单 元 、涂 敷 单元 和 后 工 段 单 元 ，所述 前 工 段 单 元将 碳 纤 维 导入 进 入 涂 敷 单元 ，所 述 涂敷 单 元 包 括计 量 辊 、涂 敷辊 和 挤 出 机 ，挤 出机 设有 涂 布 头 ，所 述 涂 布 头位 于 涂 敷 辊 上 方 ，所 述计 量 辊 和 所述 涂 敷 辊 间留有 可 供 碳 纤 维 通 过 的 间 隙 ，且 间隙 间距 可 调 ，涂敷 辊 上 设 有 去 除 表 面残 留树 脂 的除胶 器 ，所 述 后工 段 单 元 包
的碳 纤 维 。实 现碳 纤 维 拉 伸模 量 和 强 度 的 同步 提 升 ，解 决 了中模 碳 纤 维 拉伸 强度 下 降 和 成本 居 高
的关键 问题 。
专 利申请 号：Ｃ Ｎ ２ ０ １ ５ １ ０ ９ ６ ０ １ １ ９ ． ８公开号：Ｃ Ｎ １ ０ ５ ４ ０ １ ２ ６ ２ Ａ
发 明人：陆星宇；王爱 国；张凤翻；于华；赵志斌
方 法 ，包 括 以下步 骤 ：将 聚丙 烯 腈 基碳 纤 维 的纺
丝 纺 丝 原液 经计 量 泵计 量 后 ，通 过 １ ２ ０ ０ ０孔喷 丝
头 后 形 成 纺丝 细 流 进 入凝 固浴 中 ，凝 固浴 为 温 度
６ ０ ￣８ ０ ℃，浓度 为３ ０ ％￣５ ０ ％，Ｐ Ｈ值为７ ． ０ ～９ ． ０ 的
一
中请人 ：中复神鹰碳 纤维有 限责任公 司
发 明人 ：金 亮；刘芳；夏新 强；张克勤
种基 于快 速纺丝和高纤度原丝 的 中模碳 纤维 制备方法
１ ５℃ 的升 温 梯度 ，控 制 预氧 化 的总 时 间为３ ３ ￣４ ０
ｍｉ ｎ ，升 温 至２ ７ ０ ￣２ ９ ０℃ ，预 氧化 过 程 中 ，控 制 热 风 以７ ０ ０ ０ １ ２ ０ ０ ０ ｍ ／ ｈ 的循 环量 垂直 于 丝束 的 运 行 方 向向 下吹 送 。本 发 明采 用 热风 循 环 处 理 ， 大 幅度 缩 短 预 氧化 时 间 ，将 传 统 的 ＞６ ０ ｍｉ ｎ 的预
法。
专利申请 号：Ｃ Ｎ ２ ０ １ ６ １ ０ １ ０ ５ ４ ７ ９ ． ４公开号 ：Ｃ Ｎ １ ０ ５ ７ ５ ５ ５ ８ １ Ａ
一
种聚丙烯腈基碳纤维原丝
快速预氧化工艺
本 发 明公 开 了一 种 聚丙 烯 腈 基 碳 纤 维原 丝 快 速预 氧 化 工 艺 。所 述 工 艺 为将 聚丙 烯 腈 基碳 纤 维 原丝 在２ ４ ０ ￣２ ６ ０℃的较 高 的起 始温 度 下 ， 以ｌ ０ ～
第５ 期
专利文摘
． ３ ９．
申请人 ：厦 门大学
发 明人 ：卿新林；邵剑波；孙虎；王 奕首
发 明人 ：连峰 ；郭鹏宗；张家好；杨平；欧 阳新峰
一
种碳纤维预浸料 的涂敷装 置
聚丙烯腈基碳纤维原丝的湿法 纺丝制备方法
本 发 明涉 及 一 种碳 纤维 原 丝 的 制备 方 法 ，特
二 甲基 亚 砜 水 溶 液 ； 在 负 牵伸 为 ８ ０ ％￣ ２ ５ ％，凝
固浴 循 环量 为 １ ０ ０ ０ ￣２ ０ ０ ０ Ｌ ／ ｈ 下进 行湿 法 纺丝 ，
Байду номын сангаас
后 经 水洗 、水 牵 、 上油 、烘 干 、蒸 牵 、热 定 型 、 卷绕 后得 聚 丙 烯 腈 基碳 纤 维 原 丝 ，最 终 纺 丝速 度 达到ｌ ２ ０ ～１ ５ ０ ｍ ／ ｍｉ ｎ ，在 湿 法 纺丝 工程 中 ，对湿 法 纺 丝 的凝 固成 型 条件 进 行 改 进 ，提 供 一 种通 过 高温 、低 浓 度 凝 固浴 成 型 的 方 法来 减 少 聚 丙烯 腈 基 碳 纤维 表 面 缺 陷 并提 高 纺 丝速 度 的湿 法 纺丝 方
理 ，碳化 后最 终得 拉伸 强度在 ４ ５ ０ ０ ￣５ １ ０ ０ ＭＰ ａ ，
拉 伸 模量 在２ ７ ０ ￣３ １ ０ ＧＰ ａ ，单丝 直 径为６ ～１ ０ ｇ ｍ
申 请人：中复神鹰碳纤维有限责任公司
发 明人 ：张国良；郭鹏宗；戴慧平；杨瑞；欧 阳新峰；杨平
氧 化 时 间缩 短 Ｎ４ ｏ ｍｉ ｎ 内 ，有 效 降低 能耗 。本 发
本 发 明涉 及 高 性 能碳 纤 维 的制 备 方 法 领 域 ； 它 的 制备 方 法 如 下 ：将Ｐ ＡＮ原丝 放入 预 氧 化 炉 中 进 行 预 氧 化 反 应 ， 得 到 密度 为 １ ． ３ ３ ～１ ． ３ ６ ｇ ／ ｃ ｍ 的预 氧 化纤 维 体 ；将 预氧 化 纤 维体 放 入 低 温碳 化 炉 中 进 行低 温 碳 化 ，得 到 低 温 碳化 纤 维 体 ；将 低
一
种新型的碳纤维生产用碳化炉 中丝束 冷却及节能技术
本 发 明公 开 一种 新 型 的碳 纤 维生 产 用 碳 化炉
括 冷 却 装置 和 传 感 控制 装 置 。本 发 明结 构 合 理 ， 成本 较低 ，易于推 广 。
专利 申请号：Ｃ ｂ ｉ ２ ０ １ ６ １ ０ １ ３ ８ ３ ８ ７ ． ６公 开号：Ｃ Ｎ １ ０ ５ ５ ９ ９ ３ ２ ２ Ａ 申请人 ：四川省新万兴碳纤维复合材料有 限公 司
温 碳 化纤 维 体 放 入 高温 碳 化 炉 中进 行 高 温 碳化 处
明在 保 障碳 纤 维 质 量 的情 况 下 实 现低 成 本 高 产量 的快 速 预氧 化 ，减 少工 业 生 产 成本 ，在 碳 纤 维生 产领 域具 有广 泛 的应 用价值 。
专利 申请 号：Ｃ Ｎ ２ ０ １ ７ １ ０ ５ ５ ０ ７ ８ ５ ． ３公开 号：Ｃ Ｎ １ ０ ７ ２ ８ ７ ６ ９ ９ Ａ