本實(shí)用新型涉及一種大絲束聚丙烯腈纖維濕法紡絲一體化分配噴絲裝置。

背景技術(shù)：

碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐熱、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變等特性，是一種高性能纖維材料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、國防建設(shè)、體育休閑用品、醫(yī)療器械和建筑行業(yè)。碳纖維可分為聚丙烯腈基、瀝青基、粘膠基碳纖維，其中聚丙烯腈基碳纖維用途最廣、用量最大、發(fā)展最為迅速，在碳纖維生產(chǎn)中占有絕對優(yōu)勢。

聚丙烯腈基碳纖維由聚丙烯腈纖維經(jīng)過預(yù)氧化、炭化過程制得。高品質(zhì)的聚丙烯腈纖維是工業(yè)生產(chǎn)高性能聚丙烯腈基碳纖維的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)較為主流的是以濕法紡絲制備聚丙烯腈纖維，高粘度的聚丙烯腈的二甲基亞砜溶液（聚合液）依次經(jīng)多級凝固浴成型、水洗、熱水牽伸、上油、干燥致密化、蒸汽牽伸、松弛熱定型工藝制備得到聚丙烯腈纖維。優(yōu)質(zhì)的聚丙烯腈纖維制備的核心是控制絲束均質(zhì)化程度。絲束的均質(zhì)化包含兩方面內(nèi)容：1、一束纖維（如：3K纖維，“3K”表示每束纖維含3000根單纖維）中單根纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)均質(zhì)化；2、一束纖維中單根纖維之間均質(zhì)化（差異大小）。優(yōu)質(zhì)的聚丙烯腈纖維必然是均質(zhì)化程度較高的纖維，均質(zhì)化程度較高包含：1、單根纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻、差異小，尤其是表層結(jié)構(gòu)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異??；2、一束纖維中單根纖維之間結(jié)構(gòu)整體差異小。影響大絲束聚丙烯腈纖維均質(zhì)化程度的因素：1、凝固成型工藝；2、干燥致密化工藝；3、設(shè)備因素等。

聚丙烯腈纖維濕法紡絲噴絲過程是紡絲工藝的關(guān)鍵過程，關(guān)系到長纖維在紡絲過程中質(zhì)量好壞，目前，隨著聚丙烯腈纖維濕法紡絲技術(shù)的進(jìn)步，濕法紡絲速度不斷提升，噴絲速度不斷提升，噴絲壓力不斷提升。高速聚丙烯腈纖維濕法紡絲噴絲板采用鉭材質(zhì)、高耐壓球形板，噴絲板上噴絲孔呈環(huán)形、扇形分布，受球形噴絲板機(jī)械加工難度的限制，大K數(shù)（12K、24K、48K等）噴絲板相比小K數(shù)（1K、3K、6K）噴絲板，噴絲孔密度較大，噴絲孔間距較小。

濕法紡絲制備聚丙烯腈纖維，聚丙烯腈聚合液凝固成型過程中，溶劑二甲基亞砜與凝固劑水雙擴(kuò)散及相分離同時(shí)發(fā)生，為生產(chǎn)出高品質(zhì)的聚丙烯腈纖維，必須保證凝固成型過程中溶劑及凝固劑濃度場、溫度場穩(wěn)定，小絲束單塊噴絲板紡絲，因噴絲孔間距較大，溶劑分子及凝固劑分子擴(kuò)散通道較大，較易實(shí)現(xiàn)濃度場及溫度場穩(wěn)定，若大絲束紡絲，仍采用單噴絲頭、單噴絲板紡絲，因噴絲板機(jī)械加工難度的限制，大K數(shù)噴絲板，噴絲孔密度較大，噴絲孔間距較小，容易引起噴絲板中心噴出的絲束與邊緣噴出的絲束周圍濃度場及溫度場有差異，纖維凝固結(jié)構(gòu)有差異，因此，整束絲均質(zhì)化程度不高，不利于制備大絲束高品質(zhì)的聚丙烯腈基碳纖維。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種大絲束聚丙烯腈纖維濕法紡絲一體化分配噴絲裝置，該分配噴絲裝置使絲束凝固過程各處溫度及濃度場均勻，提升整束絲的均質(zhì)化程度，同時(shí)可有效減少噴絲異常、斷頭、并絲。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種大絲束聚丙烯腈纖維濕法紡絲一體化分配噴絲裝置，它包括噴絲總管、分配器、噴絲支管、喇叭形噴頭，其特征在于分配器一端連接噴絲總管，另一端連接噴絲支管進(jìn)口，噴絲支管出口連接喇叭形噴頭，分配器是一個(gè)入口和至少兩個(gè)出口。

如上所述的喇叭形噴頭內(nèi)依次安裝圓形濾網(wǎng)、分配板、噴絲板，噴頭螺帽固定噴絲板。

如上所述的噴絲總管、分配器、噴絲支管、喇叭形噴頭內(nèi)壁鏡面拋光；噴絲總管、分配器、噴絲支管帶真空保溫夾套或水保溫夾套；噴絲總管、噴絲支管上安裝有壓力傳感器。

分配器的出口為2，4，6，8個(gè)。

喇叭形噴頭呈一定角度分布，雙頭一體化分配噴絲裝置中喇叭形噴頭分布夾角α為45-180°，四頭裝置中喇叭形噴頭分布夾角α為45-90°，六頭裝置中喇叭形噴頭分布夾角α為45-60°，八頭裝置中喇叭形噴頭分布夾角α為45°。

喇叭形噴頭內(nèi)可安裝不同規(guī)格的噴絲板。

（1）、雙頭噴絲裝置中喇叭形噴頭包含兩種規(guī)格，一種可安裝6K噴絲板，紡12K聚丙烯腈纖維；另一種可安裝12K噴絲板，紡24K聚丙烯腈纖維；

（2）、四頭噴絲裝置中喇叭形噴頭包含兩種規(guī)格，一種可安裝6K噴絲板，紡24K聚丙烯腈纖維；另一種可安裝12K噴絲板，紡48K聚丙烯腈纖維；

（3）、六頭噴絲裝置中喇叭形噴頭包含兩種規(guī)格，一種可安裝3K噴絲板，紡18K聚丙烯腈纖維；另一種可安裝6K噴絲板，紡36K聚丙烯腈纖維；

（4）、八頭噴絲裝置中喇叭形噴頭包含兩種規(guī)格，一種可安裝3K噴絲板，紡24K聚丙烯腈纖維；另一種可安裝6K噴絲板，紡48K聚丙烯腈纖維。

本實(shí)用新型專利的積極效果：

1、本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)大絲束聚丙烯腈紡絲，使用孔密度較小、孔間距較大的小絲束噴絲板，噴絲孔孔間距增大有利于大絲束凝固成型過程中溶劑、凝固劑雙擴(kuò)散穩(wěn)定，有利于大絲束凝固成型各處溫度場、濃度場均勻，有利于提升大絲束的均質(zhì)化程度，有利于制備大絲束高品質(zhì)的聚丙烯腈基碳纖維；

2、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精巧，結(jié)構(gòu)緊湊；實(shí)際使用過程中，可根據(jù)具體的紡絲紡位數(shù)、噴絲裝置安裝、操作空間大小，靈活選用不同類型、不同規(guī)格、不同噴頭分布夾角的一體化分配噴絲裝置；

3、本裝置使用性廣，推廣價(jià)值高。

附圖說明

圖1是大絲束聚丙烯腈纖維濕法紡絲雙頭一體化分配噴絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是大絲束聚丙烯腈纖維濕法紡絲四頭一體化分配噴絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是大絲束聚丙烯腈纖維濕法紡絲六頭一體化分配噴絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是大絲束聚丙烯腈纖維濕法紡絲八頭一體化分配噴絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖所示，1是噴絲總管，2是分配器，3是噴絲支管，4是喇叭形噴頭。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

一種大絲束聚丙烯腈纖維濕法紡絲一體化分配噴絲裝置，它包括噴絲總管1、分配器2、噴絲支管3、喇叭形噴頭4，其特征在于分配器2一端連接噴絲總管1，另一端連接噴絲支管3進(jìn)口，噴絲支管3出口連接喇叭形噴頭4，分配器2是一個(gè)入口和2個(gè)出口。

所述的喇叭形噴頭4內(nèi)依次安裝圓形濾網(wǎng)、分配板、噴絲板，噴頭螺帽固定噴絲板。

如上所述的噴絲總管1、分配器2、噴絲支管3、喇叭形噴頭4內(nèi)壁鏡面拋光；噴絲總管1、分配器2、噴絲支管3帶真空保溫夾套或水保溫夾套；噴絲總管1、噴絲支管3上安裝有壓力傳感器。

喇叭形噴頭4呈一定角度分布，雙頭噴絲裝置中喇叭形噴頭4分布夾角α為180°。

實(shí)施例2

分配器2有4個(gè)出口。四頭噴絲裝置中喇叭形噴頭4分布夾角α為90°，其余同實(shí)施例1。

實(shí)施例3

分配器2有6個(gè)出口。六頭噴絲裝置中喇叭形噴頭4分布夾角α為60°，其余同實(shí)施例1。

實(shí)施例4

分配器2有8個(gè)出口。八頭噴絲裝置中喇叭形噴頭4分布夾角α為45°，其余同實(shí)施例1。