一種碳纖維和石墨纖維的上漿方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及碳纖維清潔生產技術領域，具體涉及一種碳纖維和石墨纖維的上漿方 法。
【背景技術】
[0002] 碳纖維是指經碳化及石墨化處理，且碳含量高于90%的無機高分子纖維，其中含 碳量高于99%的稱石墨纖維。根據其原絲來源，主要可以分為聚丙烯腈基、瀝青基和黏膠基 碳纖維和石墨纖維。由于碳纖維和石墨纖維性能優異，具有密度小、質量輕、拉伸強度及拉 伸模量高、熱膨脹系數小、耐磨損、耐腐蝕等優點，在當今的航空航天、汽車制造、新能源、基 礎設施、海洋油田、機器人和文體器材等諸多領域，已經得到了廣泛的應用[賀福編著.碳 纖維及石墨纖維[M].北京：化學工業出版社，2010. 14-19]。
[0003] 為了使碳纖維和石墨纖維形態得到很好地保護，或使碳纖維能夠與其他復合材料 更好的結合，在碳纖維和石墨纖維的生產制造過程中，通常會對碳纖維和石墨纖維進行上 漿處理。即在其表面包覆一層上漿劑，不僅具有減少纖維起毛斷絲、使纖維成束、改善工藝 性并起到保護碳纖維和石墨纖維的作用，還有改善碳纖維和石墨纖維與其他復合材料基體 界面接觸并發生物理化學的相互作用。上漿是碳纖維和石墨纖維生產過程中一道重要的工 序，同時碳纖維和石墨纖維上漿劑含量（附著質量）是評價上漿工藝的一項重要指標，通 常控制在0?4%-l?2%(質量分數）之間[CN 102735571A;賀福編著.碳纖維及石墨纖維 [M].北京：化學工業出版社，2010. 319-344]。這不僅取決于上漿劑種類及碳纖維和石墨纖 維品種規格，也關聯上漿形式和上漿部位。
[0004] 目前，碳纖維和石墨纖維上漿形式有滾筒上漿法、滾筒浸漬法和噴霧噴淋法等不 同選擇，而上漿部位則通常固定在水洗-干燥之后。類似這種將上漿工藝指標、上漿方式、 上漿部位、上漿操作工序和上漿裝置設備等作為一個獨立（單獨、單一）的單元來規劃流程 和排布設備的上漿主體功能單一化，既限制了碳纖維和石墨纖維制造成本的改進，也造成 能源不必要的大量消耗，更制約了碳纖維和石墨纖維清潔生產技術的研發。
[0005] 綜上所述，本領域需要研宄開發一種新型合理且高效的碳纖維和石墨纖維的上漿 方法。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種通過上漿主體 功能復合化的技術方案來實現。具體地說就是將傳統上漿主體功能構成作為非獨立的單元 與傳統干燥主體功能構成組合，共同參與碳纖維和石墨纖維的流程設計和設備排布。
[0007] 本發明通過以下技術方案實現：
[0008] 一種碳纖維和石墨纖維的上漿方法，其特征在于，包括一種碳纖維和石墨纖維臥 式（或立式）干燥-上漿-干燥聯合機組，所述的聯合機組分為干燥區①、上漿區和干燥區 ②，由加熱輥筒和上漿部位點及其噴頭構成，通過上漿方式組合、上漿流量控制、多點上漿 部位，以及干燥工藝分區，控制碳纖維和石墨纖維上漿劑含量在0. 4% -1. 2% (質量分數） 之間。
[0009] 所述的聯合機組干燥區①和干燥區②分別由3-7個加熱輥筒組成；上漿區由2-6 個加熱輥筒和2-10個噴霧或噴淋上漿部位點組成。
[0010] 所述的干燥區①、上漿區和干燥區②加熱輥筒與碳纖維和石墨纖維絲束呈縱向、 上下、錯位、等距排列；加熱輥筒表面工藝溫度為105-250°C，溫度控制系統采用單獨分立 設定或分區統一設定。
[0011] 所述的上漿區2-10個上漿部位點與碳纖維和石墨纖維絲束呈縱向、上下、正反、 錯位、等距或不等距排列；每個上漿部位點，由2-8個與碳纖維和石墨纖維絲束呈橫向等距 排列的噴頭組成；上漿劑調配濃度（質量分數）為2% -15%，通過計量泵控制上漿劑噴霧 或噴淋流量50-150g/min。
[0012] 所述的聯合機組若因進入干燥區①的碳纖維和石墨纖維已干燥，干燥區①可簡化 和省略。
[0013] 與現有技術相比，本發明簡化碳纖維和石墨纖維的流程，優化干燥-上漿-干燥工 藝設計，穩定碳纖維和石墨纖維絲束溫度變化；由計量泵控制上漿劑工藝流量，實現能源和 上漿劑消耗的減少，符合高效節能和無廢排放的清潔生產模式。該方法適應全纖度系列的 聚丙烯腈基、瀝青基和黏膠基碳纖維和石墨纖維的生產過程。
【附圖說明】
[0014] 圖例為碳纖維和石墨纖維組合式干燥-上漿-干燥聯合機組示意圖。
[0015] 其中1、加熱輥筒；2、上漿劑噴霧或噴淋部位點；3、碳纖維和石墨纖維；4、上漿劑 計量泵；5、上漿劑連接管線；I、干燥區①；II、上漿區；III、干燥區②。
【具體實施方式】
[0016] 實施例1-3
[0017] -種碳纖維和石墨纖維的上漿方法，該方法包括一種碳纖維和石墨纖維組合式干 燥-上漿-干燥聯合機組：
[0018] (1)聯合機組分為干燥區①、上漿區和干燥區②；單位時間碳纖維和石墨纖維生 產制造能力，包括
[0019]實施例 1 :2. Okg/min;
[0020]實施例 2 :1. 5kg/min;
[0021] 實施例 3 :1. Okg/min。
[0022] (2)干燥區①參數，包括
[0023] 實施例1:加熱輥數目7個，工藝溫度150°C;
[0024] 實施例2 :加熱輥數目5個，工藝溫度165°C ;
[0025] 實施例3 :加熱輥數目5個，工藝溫度180°C。
[0026] (3)上漿區參數，包括
[0027]實施例1:加熱輥數目5個，工藝溫度135°C，上漿部位點5個，上漿部位點噴頭數 目8個，上衆劑調配濃度（質量分數）4. 5%，上衆部位點計量泵流量90g/min;
[0028] 實施例2 :加熱輥數目3個，工藝溫度150°C，上漿部位點3個，上漿部位點噴頭數 目5個，上衆劑調配濃度（質量分數）6. 0%，上衆部位點計量泵流量115g/min ;
[0029] 實施例3 :加熱輥數目3個，工藝溫度145°C，上漿部位點3個，上漿部位點噴頭數 目6個，上衆劑調配濃度（質量分數）8. 0%，上衆部位點計量泵流量85g/min。
[0030] (4)干燥區②參數，包括
[0031] 實施例1 :加熱輥數目5個，工藝溫度135°C ;
[0032] 實施例2 :加熱輥數目3個，工藝溫度150°C ;
[0033] 實施例3 :加熱輥數目5個，工藝溫度145°C。
[0034] (5)噴霧或噴淋流量效率，實施例1-3均為60%。
[0035] (6)依據上漿劑含量S(% )公式：
[0036]
【主權項】
1. 一種碳纖維和石墨纖維的上漿方法，其特征在于，包括一種碳纖維和石墨纖維臥式 (或立式）干燥-上漿-干燥聯合機組，所述的聯合機組分為干燥區①、上漿區和干燥區 ②，由加熱輥筒和上漿部位點及其噴頭構成，通過上漿方式組合、上漿流量控制、多點上漿 部位，以及干燥工藝分區，控制碳纖維和石墨纖維上漿劑含量在0. 4% -1. 2% (質量分數） 之間。
2. 根據權利要求1所述的一種測定碳纖維和石墨纖維上漿方法，其特征在于，所述的 聯合機組干燥區①和干燥區②分別由3-7個加熱輥筒組成。
3. 根據權利要求1所述的一種測定碳纖維和石墨纖維上漿方法，其特征在于，所述的 上漿區由2-6個加熱輥筒和2-10個噴霧或噴淋上漿部位點組成。
4. 根據權利要求1所述的一種測定碳纖維和石墨纖維上漿方法，其特征在于，所述的 干燥區①、上漿區和干燥區②加熱輥筒與碳纖維和石墨纖維絲束呈縱向、上下、錯位、等距 排列。
5. 根據權利要求1所述的一種測定碳纖維和石墨纖維上漿方法，其特征在于，所述的 加熱輥筒表面工藝溫度為105-250°C，溫度控制系統采用單獨分立設定或分區統一設定。
6. 根據權利要求1所述的一種測定碳纖維和石墨纖維上漿方法，其特征在于，所述的 上漿區2-10個上漿部位點與碳纖維和石墨纖維絲束呈縱向、上下、正反、錯位、等距或不等 距排列。
7. 根據權利要求1所述的一種測定碳纖維和石墨纖維上漿方法，其特征在于，所述的 每個上漿部位點，由2-8個與碳纖維和石墨纖維絲束呈橫向等距排列的噴頭組成。
8. 根據權利要求1所述的一種測定碳纖維和石墨纖維上漿方法，其特征在于，所述 的上漿劑調配濃度（質量分數）為2% -15%，通過計量泵控制上漿劑噴霧或噴淋流量 50_150g/min〇
9. 根據權利要求1所述的一種測定碳纖維和石墨纖維上漿方法，其特征在于，所述的 聯合機組若因進入干燥區①的碳纖維和石墨纖維已干燥，干燥區①可簡化和省略。
【專利摘要】本發明涉及一種碳纖維和石墨纖維的上漿方法，具體地說是將傳統上漿主體功能構成作為非獨立的單元與傳統干燥主體功能構成組合，共同參與碳纖維和石墨纖維的流程設計和設備排布。該方法包括一種臥式(或立式)干燥-上漿-干燥聯合機組，通過組合上漿方式、控制上漿劑流量、多點上漿部位和分區干燥工藝，控制碳纖維和石墨纖維上漿劑含量在0.4％～1.2％(質量分數)之間。本發明簡化碳纖維和石墨纖維制造流程，優化干燥-上漿-干燥工藝設計，穩定碳纖維和石墨纖維絲束溫度變化，實現能源和上漿劑消耗的減少，符合高效節能和無廢排放的清潔生產模式。該方法適應全纖度系列的聚丙烯腈基、瀝青基和黏膠基碳纖維和石墨纖維的生產過程。
【IPC分類】D06B1-02, D06B15-00
【公開號】CN104593965
【申請號】CN201510046155
【發明人】戚雁俊
【申請人】上海市環境科學研究院
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月29日