郭永喜+顏維東

摘 要：碳纖維作為一種高性能的結構材料，其在航空航天、國防以及建筑等相關領域有著較為廣泛的應用。在實際中碳纖維質量與國外相比具有一定的差異性，在實際中必須要對其進行深入的研究，因此文章主要對聚丙烯腈原絲離線循環(huán)水洗工藝進行了簡單的探究分析。

關鍵詞：聚丙烯腈；原絲離線循環(huán)水洗；工藝

聚丙烯腈原絲中殘留的DMSO溶劑在實際中對于原絲拉伸中的聚丙烯腈大分子鏈的實際取向排列，同時在實際的預氧化過程中會引起一定的并絲、粘死以及斷絲等問題，這樣會直接的降低原絲的質量。在現階段的發(fā)展中我國要想有效的降低聚丙烯腈原中的DMSO實際含量，主要就是通過加長水洗流程的方式，必須要投資大量的成本、勞動力以及大面積的廠房、多道以及長距離運動中的大量摩擦會導致較為嚴重的纖維磨損、毛絲增多的問題，同時DMSO與聚丙烯睛聚合體的時候具有一定的親和力，在水洗后期的時候其絲浴間DMSO的濃差相對較小，普通的水洗方式無法有效的在原絲中徹底的清DMSO。

一、實驗部分

（一）原料

聚丙烯睛初生絲（出凝固浴）以及去離子水。

（二）儀器設備

1.原絲筒管離線循環(huán)水洗裝置的設置。在實驗開展中要應用長度為290mm、半徑30毫米的繞絲筒管，要應用直筒型的塑料網眼筒管；同時要應用紡速為10-20m/h以及50～60m/h的小張力卷繞機，其張力可以調整，具有一定的可控性特征；基于實際的實驗需求自行選擇放絲機；自動控制洗滌劑；基于筒管式的染色機基礎之上優(yōu)化完善，制造具有智能化、制動化的筒管式洗滌機；可以對其進行溫度控制以及壓力調節(jié)。

2.微量模式的DMSO測定裝置?？梢詰萌樟⒐镜腢-3310紫外線可以見分光光度計，其實際的波長檢測范圍為200-1000nm；10mm的石英比色皿。

3.具體的實驗步驟與流程。在實際中通過應用小張力卷繞機松式卷繞成筒的A絲管三個，其絲管的半徑則為45厘米，筒管的長度為29厘米，其中每一個筒管的實際重量在1.26千克左右，B絲管一個，絲管的半徑長度為8毫米，筒管的長度為29厘米，筒管的重量在3.5千克；把原絲筒管放置在自動控制的水洗機中進行洗滌。加強對其溫度控制、確定具體的洗滌溫度、時間、正反循環(huán)以及換水量等相關條件，對不同模式的洗滌條件、水洗絲進行測試，進而了解其實際的洗滌效果以及規(guī)律。

4.DMSO殘留量測試。紫外線吸收光度方式進行DMSO殘留量測定；其通過不同濃度的DMSO溶液的配置，構建其工作曲線，通過與DMSO標準紫外吸收曲線進行對比分析就可以計算機出原絲中殘留的DMSO數量。

二、結果與討論

（一）水洗時間給DMSO帶來的影響

在水洗溫度為60℃的環(huán)境中，離線循環(huán)水洗工藝式中其水涌量為每小時三立方米，基于實踐可以了解離線循環(huán)水洗工藝的水洗效果要遠遠高于普通模式的水洗效果；在同等狀況之下，原絲中DMSO的實際殘留量不足普通模式的50%，隨著整個水洗時間的不斷增長，原絲中實際的DMSO的殘留量則會逐漸的降低，這種曲線是非線性形式的；在三十分鐘中，原絲中的DMSO殘留量的下降速度就較為平緩，主要就是因為原絲中DMSO的含量已經降低到了一定的程度，導致水洗水之間濃度差別較小，DMSO的整體擴散速度逐漸緩慢，并且趨于平衡，對此在實際的水洗操作過程中，要將時間控制在30-40分鐘左右。

（二）水洗溫度給DMSO殘留量產生的相關影響

水洗溫度在實際中對原絲中DMSO 殘留量產生的影響具體如下圖：

在水洗溫度在10分鐘的時候，其離線循環(huán)水洗工藝的水洗水涌量為每小時三立方米，基于圖表可以了解，離線循環(huán)水洗工藝的水洗方式效果較為良好，在整個水洗溫度不斷提升的過程中，DMSO殘留量下降就會逐漸平緩，對此基于節(jié)能以及水洗效果對其進行系統考慮，要把水洗溫度控制在60℃到70℃左右。

通過對上圖分析可以發(fā)現，在75℃-90℃曲線中，其離線循環(huán)水洗工藝逐漸平穩(wěn)，主要就是因為離線循環(huán)水洗工藝在水洗溫度在75℃的時候，其原絲中DMSO的含量已經降低到一個較低的水平，在通過增強水洗溫度的方式對其進行操作效果相對較低；同時隨著整個水洗溫度的不斷提升，水洗頭的實際流動性也會不斷的提升，著給原絲也會帶來一定的沖洗作用，實際的效果與涌泉方式的水洗較為相似，因此在實際中其原絲中殘留的DMSO就會顯著下降。

（三）離線循環(huán)水洗工藝水洗水涌量給DMSO殘留量產生的影響

通過對離線循環(huán)水洗工藝水洗水涌量中DMSO殘留量進行分析，可以發(fā)現原絲中DMSO殘留量在水涌量的增加過程中逐漸的減少。水涌量會逐漸沖每小時一立方米逐漸的增加到每小時三立方米，原絲中DMSO的下降則會相對較為顯著；也就是說原絲以及水洗水中的DMSO濃度較小，利用提升其實際循環(huán)量的方式無法有效的降低原絲中的實際殘留量，也就是離線循環(huán)水洗工藝水洗水涌量要保持在3-4m3/h。

結束語：

1.聚丙烯腈原絲離線循環(huán)水洗工藝較為先進，在實際中可以有效的提升其整體的水洗效果，與普通模式相比其水洗效果要高于50%。

2.在溫度較高的水洗溫度之下，溶劑的擴散效率會得到顯著的提升，筒管內外層中溶劑含量很容易實現均勻、平衡發(fā)展；筒管大小會直接給水洗效率產生一定的影響，筒管的直徑越大，其內外層原絲溶劑含量需求的洗滌時間則就會越長。endprint