一种先驱体转化制备连续陶瓷纤维的装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114790113A(43)申请公布日2022.07.26(21)申请号202210481457.3(22)申请日2022.05.05(71)申请人浙江理工大学地址310018浙江省杭州市江干经济开发区2号大街928号(72)发明人陈建军李晓鸿罗小雨鲍之豪(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200专利代理师林超(51)Int.Cl.C04B35/622(2006.01)C04B35/58(2006.01)D01F9/10(2006.01)C04B35/565(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种先驱体转化制备连续陶瓷纤维的装置及方法(57)摘要本发明公开了一种先驱体转化制备连续陶瓷纤维的装置及方法。装置包括熔融纺丝机、不熔化处理箱、高温烧成炉以及收丝机；制备方法包括：首先将先驱体聚合物加入熔融纺丝机中，通过控制熔融纺丝温度、氮气流速和出丝口口径进行熔融纺丝，纺出的先驱体纤维从出丝口进入不熔化处理设备，经牵伸和绕丝，使先驱体纤维从不熔化处理设备最左端绕至最右端，过程中通过控制两个不熔化处理设备的温度、并通入臭氧和紫外灯管辐照实现先驱体纤维的不熔化处理；之后进入高温烧成设备进行高温烧成，最后使用收丝机收集得到连续先驱体陶瓷纤维。本发明制备得到的连续陶瓷纤维直径可调可控，纤维缺陷少强度高，连续陶瓷纤维的获得是连续完成的。CN114790113ACN114790113A权利要求书1/2页1.一种先驱体转化制备连续陶瓷纤维的装置，其特征在于，包括纺丝设备(1)、不熔化处理设备(2)、高温烧成设备(3)和收丝设备(4)；纺丝设备(1)包括高压气瓶(1.1)、控温箱(1.12)和纺丝机；纺丝机包括纺丝筒(1.5)、保温筒和出丝口(1.10)，纺丝筒(1.5)底部设置有出丝口(1.10)，纺丝筒(1.5)外侧面套装有保温筒，保温筒包括从内到外设置的保温内壁(1.9)、电阻丝(1.8)、热电偶(1.7)和保温外壁(1.6)；控温箱(1.12)与电阻丝(1.8)、热电偶(1.7)电连接；高压气瓶(1.1)通过气体导管(1.4)连接至纺丝筒(1.5)；不熔化处理设备(2)由两个左右相通的箱体(2.8)组成，两个箱体(2.8)内部布置有多根垂直固定于箱体(2.8)后壁的导丝杆(2.4)，所有导丝杆(2.4)端部相连后呈正/余弦波形；在不熔化处理设备(2)顶部的左侧或右侧边缘位置设置有通孔，纺丝筒(1.5)的出丝口(1.10)由上至下伸入箱体(2.8)通孔；高温烧成设备(3)包括炉膛(3.2)、石英管(3.3)；炉膛(3.2)内设置有水平布置的石英管(3.3)，石英管(3.3)两端分别设置有法兰进气口和法兰出气口；通过炉膛(3.2)为进入石英管(3.3)内的纤维提供高温烧成条件；收丝设备(4)包括金属箱(4.4)和安装于金属箱(4.4)上的可伸缩导丝杆(4.2)、收丝筒(4.1)和调速器(4.3)，可伸缩导丝杆(4.2)位于收丝筒(4.1)上方，调速器(4.3)连接至收丝筒(4.1)的转轴，通过调速器(4.3)控制收丝筒(4.1)的收丝速度。2.根据权利要求1所述的一种先驱体转化制备连续陶瓷纤维的装置，其特征在于，箱体(2.8)内部的其中两根导丝杆(2.4)设置于靠近通孔位置处，从出丝口(1.10)流出的先驱体纤维从靠近通孔的两根导丝杆(2.4)之间穿出后，先驱体纤维在其余导丝杆(2.4)的导向支撑作用下沿正/余弦波路线从不熔化处理设备(2)一侧设置的导丝杆绕至另一侧的导丝杆；先驱体纤维经不熔化处理设备(2)伸入高温烧成设备(3)高温烧成：纤维从石英管(3.3)的法兰进气口伸入，经高温区域烧成后从另一端的法兰出气口牵出；再经可伸缩导丝杆(4.2)环绕至收丝筒(4.1)上，通过收丝筒(4.1)转动为纤维提供牵引力。3.根据权利要求1所述的一种先驱体转化制备连续陶瓷纤维的装置，其特征在于，对于所述的不熔化处理设备(2)：在两个箱体(2.8)后壁均布有多根加热管(2.3)，通过两个控温箱分别控制箱体(2.8)温度；在两个箱体(2.8)内部设置有竖直布置的金属筛网(2.7)，金属筛网(2.7)靠近后壁设置的加热管(2.3)布置；两个箱体(2.8)前部开口处安装有前开门(2.6)，前开门(2.6)内侧面设置有多根紫外灯管(2.5)，两个箱体(2.8)的紫外灯管的功率不同。4.采用权利要求1～3任一所述装置的先驱体转化制备连续陶瓷纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)首先将先驱体聚合物加入纺丝筒(1.5)内，电阻丝(1.8)和热电偶(1.7)对保温筒共同作用进行加热，通过保温内壁(1.9)的热传导将温度传入纺丝筒(1.5)，实现先驱体聚合物的熔融；熔融