專利名稱：碳纖維用聚丙烯腈原絲生產中凝固浴濃度在線檢測方法
技術領域：
本發明屬于測量技術領域，具體涉及一種碳纖維用聚丙烯腈原絲生產中凝固浴濃 度在線檢測方法。
背景技術：
聚丙烯腈基碳纖維具有高比強度、高比模量、低密度、耐高溫、耐腐蝕、抗蠕變、穩 定性強等特點，在航天航空、機械電子、化工建材、能源交通等各個領域都有非常廣闊的應 用。聚丙烯腈基碳纖維生產過程包括紡絲原液聚合、原絲生產、原絲預氧化及炭化三個環 節，其中原絲生產是關鍵環節，原絲的質量好壞和穩定性對最終碳纖維產品的質量好壞和 穩定性有著決定性的影響。原絲的生產過程主要包括噴絲、凝固、牽伸、水洗、上油、干燥致 密化、松弛熱定型等階段。其中凝固過程是一個極為重要的過程，這是一個雙擴散過程，噴絲孔噴出來的細 流原本是均勻的聚丙烯腈真溶液，而凝固浴則是二甲亞砜的水溶液，當細流進入凝固浴時， 細流中的良溶劑二甲亞砜濃度大于凝固浴中的二甲亞砜濃度；細流中的不良溶劑水濃度遠 小于凝固浴中的水濃度。因此控制雙擴散速度的因素主要包括凝固浴濃度、溫度、時間等。 因細流中的二甲亞砜不斷擴散到凝固浴中，而凝固浴中的水不斷擴散到細流中，使得凝固 浴中的二甲亞砜濃度不斷變化，因此快速準確的檢測凝固浴中二甲亞砜的濃度，進而不斷 補給水或低濃度二甲亞砜水溶液，以保持凝固浴的濃度穩定性是非常重要的，從而保證雙 擴散的均勻性。以往多用滴定法進行測定，首先用過剩的高錳酸鉀將二甲亞砜氧化成砜，再用碘 化鉀使過量的高錳酸鉀和生成的二氧化錳還原，最后用硫代硫酸鈉滴定析出的碘。該方法 的優點在于不需要昂貴的檢測設備，用簡單的實驗設施即可完成，但還存在以下缺陷1、滴 定法的耗時較長且對操作者要求較高，操作者的主觀性對結果影響較大，且不利于聚丙烯 腈原絲生產過程中凝固浴濃度的過程控制；2、傳統的化學方法不能進行在線檢測，無法進 行自動控制。
發明內容
本發明目的是提供一種碳纖維用聚丙烯腈原絲生產中凝固浴濃度在線檢測方法， 其解決了現有凝固浴濃度檢測方法耗時長、測試結果不準確以及無法實現在線檢測的技術 問題。本發明的技術解決方案是—種碳纖維用聚丙烯腈原絲生產中凝固浴濃度在線檢測方法，其特殊之處在于 包括以下步驟1]配制二甲亞砜標準液采用碳纖維用聚丙烯腈原絲生產中相同的原料配制多個不同濃度的二甲亞砜標 準液；
2]制作標準曲線方程使用折光儀測定各二甲亞砜標準液的折光指數，繪制二甲亞砜標準液折光指 數-二甲亞砜標準液濃度標準曲線，得到標準曲線方程Y = aX+b，其中Y為二甲亞砜標準 液折光指數，X為二甲亞砜標準液濃度；將標準曲線方程保存在計算機工作站里；3]連接設備在凝固浴的循環進料管或出料管上串聯一個在線折光儀，所述在線折光儀與計算 機工作站實時通信；4]在線檢測在線折光儀對凝固浴循環進料管或者出料管中的二甲亞砜標準液進行連續在線 的折光指數測量，并輸出給計算機工作站；5]計算濃度計算機工作站將接收到的折光指數，通過標準曲線方程計算出凝固浴中二甲亞砜 的濃度并輸出。上述多個不同濃度的二甲亞砜標準液的濃度要求如下設被測凝固浴中二甲亞砜 濃度值的整數值為a %，則所配制的不同濃度的二甲亞砜標準液的數量為7個及7個以上 的單數，其中一個為a %，其余一半的濃度標準液的數值小于a %，另外一半的濃度標準 液的數值大于a % ；兩個相鄰標準液濃度數值之間的間距為0. 01X a % 0. 05X a %。本發明的有益效果是本發明通過在凝固浴的循環進料管或者出料管上串聯一個 在線折光儀，通過已經繪制標準二甲亞砜濃度與折光指數的標準曲線以及標準曲線方程通 過測量的折光指數計算出二甲亞砜的濃度。本發明可用于碳纖維用聚丙烯腈原絲生產過 程凝固浴中二甲亞砜濃度的在線快速檢測，有利于提高凝固浴中二甲亞砜濃度控制的及時 性、動態性和控制精度。本發明的測試方法快速、精確、直觀，適合進行自動化生產。
具體實施例方式下面對本發明做進一步詳細說明。本發明是一種碳纖維用聚丙烯腈原絲生產中凝 固浴濃度在線檢測方法，其具體檢測步驟如下1)配制二甲亞砜標準液采用碳纖維用聚丙烯腈原絲生產中相同的原料配制不 同濃度的二甲亞砜標準液；設被測凝固浴中二甲亞砜濃度值的整數值為a %，則所配制的 濃度標準液的數量為7個及其以上，其中一個為a %，其余一半的濃度標準液的數值小于 a %，另外一半的濃度標準液的數值大于a %,；兩個相鄰標準液濃度數值之間的間距為 0.01X a % 0.05X a % (從表1推導出的)；所配制二甲亞砜濃度標準液的濃度值用X。 表不。2)測量各個標準液的折光指數值Y0的測定使用折光儀測定二甲亞砜標準液的 折光指數\，繪制折光指數_濃度標準曲線，得到二甲亞砜濃度與折光指數的直線方程、標 準偏差SD和相關度RD，標準曲線方程為Y = aX+b ；式中，Y為折光指數，X為二甲亞砜濃度；a為曲線斜率，b為曲線在Y軸的截距；將 標準曲線方程存儲在計算機工作站上。3)在線檢測在凝固浴循環進料管或者出料管處串聯一個在線折光儀，在線折光 儀對凝固浴循環進料管或者出料管中的二甲亞砜進行連續在線檢測，將測量出的折光指數
4傳輸給計算機工作站，計算機工作站通過已經存儲在其內的標準曲線方程的計算，直接輸出二甲亞砜的濃度值。所使用的在線折光儀為市售的成品，例如，可使用意大利瑪薩利公司的UR24或 UR19在線折光儀。實施例某生產線凝固浴中二甲亞砜濃度在線檢測1)配制二甲亞砜標準液采用碳纖維用聚丙烯腈原絲生產中相同的原料配制不 同濃度的二甲亞砜標準液；設被測凝固浴中二甲亞砜濃度值的整數值為α %，則所配制的 濃度標準液的數量7個及其以上，其中一個為α%，其余一半的濃度標準液的數值小于 α %，另外一半的濃度標準液的數值大于α %，e兩個相鄰標準液濃度數值之間的間距為 0.01 X α % 0. 05X α % ；本實例中選用11個點，具體內容見表1。2)測定標準液的折光指數值Y0的測定使用折光儀測定二甲亞砜標準液的折光 指數Ytl,測試結果見表2。繪制折光指數-濃度標準曲線，得到二甲亞砜濃度與折光指數的 直線方程，該標準曲線方程為Υ = 0.01397Χ+1.31659，式中，Y為折光指數，X為二甲亞砜 濃度，其標準偏差SD為0. 9999和相關度RD為1. 38Ε-4。表1 二甲亞砜標準液的濃度 表2標準液的折光指數 3)在線檢測在線折光儀對凝固浴循環進料管或者出料管中的二甲亞砜進行連 續在線檢測，直接輸出二甲亞砜的濃度值。下表3是一組不同時間在線檢測數據的匯總。表3測試結果
權利要求
一種碳纖維用聚丙烯腈原絲生產中凝固浴濃度在線檢測方法，其特征在于包括以下步驟1]配制二甲亞砜標準液采用碳纖維用聚丙烯腈原絲生產中相同的原料配制多個不同濃度的二甲亞砜標準液；2]制作標準曲線方程使用折光儀測定各二甲亞砜標準液的折光指數，繪制二甲亞砜標準液折光指數-二甲亞砜標準液濃度標準曲線，得到標準曲線方程Y＝aX+b，其中Y為二甲亞砜標準液折光指數，X為二甲亞砜標準液濃度；將標準曲線方程保存在計算機工作站里；3]連接設備在凝固浴的循環進料管或出料管上串聯一個在線折光儀，所述在線折光儀與計算機工作站實時通信；4]在線檢測在線折光儀對凝固浴循環進料管或者出料管中的二甲亞砜標準液進行連續在線的折光指數測量，并輸出給計算機工作站；5]計算濃度計算機工作站將接收到的折光指數，通過標準曲線方程計算出凝固浴中二甲亞砜的濃度并輸出。
2.根據權利要求1所述的碳纖維用聚丙烯腈原絲生產中凝固浴濃度在線檢測方法，其 特征在于所述多個不同濃度的二甲亞砜標準液的濃度要求如下設被測凝固浴中二甲亞 砜濃度值的整數值為a %，則所配制的不同濃度的二甲亞砜標準液的數量為7個及7個以 上的單數，其中一個為a %，其余一半的濃度標準液的數值小于a %，另外一半的濃度標 準液的數值大于a % ；兩個相鄰標準液濃度數值之間的間距為0. 01X a % 0. 05X a %。
全文摘要
本發明涉及一種碳纖維用聚丙烯腈原絲生產中凝固浴濃度在線檢測方法，包括以下步驟1)配制二甲亞砜標準液；2)制作標準曲線方程；3)連接設備；4)在線檢測；5)計算濃度。本發明解決了現有凝固浴濃度檢測方法耗時長、測試結果不準確以及無法實現在線檢測的技術問題。本發明有利于提高凝固浴中二甲亞砜濃度控制的及時性、動態性和控制精度。本發明的測試方法快速、精確、直觀，適合進行自動化生產。
文檔編號G01N21/41GK101871887SQ20101021082
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月28日 優先權日2010年6月28日
發明者劉歡, 劉福杰, 龐培東, 李福平, 王浩靜, 王紅飛, 程璐, 范立東 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所