一种大丝束碳纤维预氧化炉和预氧化方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114457463A(43)申请公布日2022.05.10(21)申请号202011243210.5(22)申请日2020.11.10(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院(72)发明人昌志龙沈志刚陈辉(51)Int.Cl.D01F9/12(2006.01)D01F9/32(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种大丝束碳纤维预氧化炉和预氧化方法(57)摘要本发明涉及一种大丝束碳纤维预氧化炉和预氧化方法，主要解决现有大丝束碳纤维预氧化过程中张力难以控制，同一温区不同区域张力不均匀的技术问题。本发明通过采用一种碳纤维预氧化炉，包括预氧化炉箱体、炉膛、导向辊；其中，所述导向辊设置在炉膛内，且分别位于炉膛两端；所述预氧化炉箱体上设置有抽气装置和进气口；其特征在于所述导向辊区域为气封区域的技术方案，较好地解决了该问题，可应用于大丝束碳纤维工业化生产领域中。CN114457463ACN114457463A权利要求书1/1页1.一种碳纤维预氧化炉，包括预氧化炉箱体、炉膛、导向辊；其中，所述导向辊设置在炉膛内，且分别位于炉膛两端；所述预氧化炉箱体上设置有抽气装置和进气口；其特征在于所述导向辊区域为气封区域。2.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化炉，其特征在于所述气封区域的气体介质为热空气。3.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化炉，其特征在于所述炉膛内的压力为负压。4.根据权利要求1～3任一所述的碳纤维预氧化炉，其特征在于所述导向辊周围的热空气温度低于所在氧化炉炉膛温度10～20℃。5.根据权利要求1～3任一所述的碳纤维预氧化炉，其特征在于所述预氧化炉还包括驱动装置，位于预氧化炉两侧。6.根据权利要求5所述的碳纤维预氧化炉，其特征在于所述驱动装置为主动辊，驱动辊上包角为120～150°之间。7.根据权利要求5或6所述的碳纤维预氧化炉，其特征在于所述驱动装置采用五辊机或七辊机。8.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化炉，其特征在于所述导向辊有多个，使得预氧丝呈S型往复走丝；优选所述导向辊包角为180°。9.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化炉，其特征在于驱动装置和导向辊上装配有张力传感器。10.一种碳纤维预氧化方法，采用权利要求1～9任一所述的碳纤维预氧化炉。11.根据权利要求10所述的碳纤维预氧化方法，其特征在于所述氧化炉温度低于230℃的温区采用正牵，温度处于230～250℃的温区采用零牵，温度高于250℃的温区采用负牵；优选：采用正牵的温区张力控制在6000～8000cN；采用零牵的温区张力控制在5000～7000cN；采用负牵的温区张力控制在4000～6000cN；更优选：随着温度的升高，控制各温区张力逐渐降低。12.根据权利要求10或11所述的碳纤维预氧化方法，其特征在于所述碳纤维为大丝束碳纤维，优选所述大丝束碳纤维不小于48K；更优选：所述大丝束碳纤维走丝过程中丝束中心距25～30mm。13.根据权利要求10或11所述的碳纤维预氧化方法，其特征在于所述氧化炉内与丝束接触区域风速为走丝速度的8～20倍。2CN114457463A说明书1/5页一种大丝束碳纤维预氧化炉和预氧化方法技术领域[0001]本发明涉及一种大丝束碳纤维预氧化炉和预氧化方法，能有效解决大丝束碳纤维的张力控制问题，提高生产效率。技术背景[0002]随着技术的不断进步和发展，近年来，聚丙烯腈基碳纤维已逐步发展成为大丝束和小丝束两大种类。这两类碳纤维材料在性能和成本上不分伯仲，小丝束碳纤维的制备要求高，性能卓越，历来都是碳纤维材料的重点发展方向，而大丝束碳纤维由于生产和后道应用成本较低，一般应用于民用产品，因此用途较为广泛。针对上述两类碳纤维材料，日美两国所选择的技术路径存在一定的差异。日本企业在生产小丝束碳纤维方面具有相当的优势，而美国企业则注重在大丝束纤维领域的开拓。目前，从全球范围内来看，可大规模量产的碳纤维厂商基本不超过15家。[0003]近年来，大丝束碳纤维与小丝束碳纤维相比，以其更高效的使用成本受到市场的追捧，推动了碳纤维在汽车、轨道交通、能源、建筑和体育用品等领域的应用，特别是随着风力发电进一步走向海洋，叶片长度的增加，仅VESTAS在风电叶片中大丝束碳纤维的用量预计2019年就将达到22000吨。预计未来几年，大丝束碳纤维的需求增速每年将超过16％以上，至2025年，全球需求预计将达到10万吨以上，国内需求将达到5万吨以上。[0004]随着大丝束碳纤维应用的不断深入，产品供不应求，目前世界上主要大丝束碳纤维生产商纷纷进行扩产，其中日本东丽公司通过收购卓尔泰克，2021年将达到2.5万