聚丙烯腈纤维毡的加工设备及加工工艺的制作方

本发明涉及毡体的加工，尤其涉及一种聚丙烯腈纤维毡的加工设备及加工工艺。背景技术：1、毡体包括碳毡、羊毛毡等，其中碳毡是一种用碳纤维制成的毡。具有吸附广谱性，而且容量大，对无机气体有很好的吸附性。碳毡还具有遇火不熔滴，不延烧，不冒黑烟，无毒害，会卷缩、碳化，经多次洗涤仍保持阻燃性能的永久性阻燃。目前世界范围内碳毡主要有聚丙烯腈基碳毡、粘胶基碳毡、沥青基碳毡三大类。2、目前，以聚丙烯腈纤维作为原料来制造碳毡被广泛采用。而在生产碳毡时，需要先将聚丙烯腈纤维针刺成聚丙烯腈纤维毡，然后再将聚丙烯腈纤维毡高温碳化后制成碳毡。3、聚丙烯腈纤维毡是通过聚丙烯腈纤维丝针刺后形成的，但是，在制作聚丙烯腈纤维毡时，仍有许多瓶颈问题尚未解决。其中预氧化是生产聚丙烯腈基毡时一个至关重要的过程，在这个过程中，聚丙烯腈纤维毡的线形分子链逐步转化成耐热的梯形结构，此过程中的温度设定，加热时长等因素不仅影响着聚丙烯腈纤维毡的质量，也影响着其产量。因此，提高聚丙烯腈纤维毡的预氧化效率和聚丙烯腈纤维毡的质量是至关重要的。现有技术中，在将聚丙烯腈纤维毡进行预氧化时，通常是采用氧化炉或者加热器的加热方式来对聚丙烯腈纤维毡进行加热和预氧化；使用氧化炉或者加热器的来对聚丙烯腈纤维毡进行预氧化，是以外部加热的方式来加热的，存在加热时间长和加热速度慢的问题；若是需要将聚丙烯腈纤维毡预氧化加热完全，就需要增加加热时间；因而，现有技术中聚丙烯腈纤维毡的加工设备存在预氧化加热时间较长的问题。4、例如，中国发明专利cn113862942a公开了一种粘胶基碳毡生产用预氧化炉系统，包括放卷滚筒、喷淋箱、喷淋装置、回收装置和三个呈串联设置的氧化炉，喷淋箱内部设置有网带传送机、滚轴传送机构、第一驱动辊、第二驱和第三驱动辊，喷淋装置包括设置于喷淋箱外部的水箱和固定于喷淋箱内部的喷淋头，回收装置包括设置于喷淋箱内壁底部的回收箱，氧化炉内部设置有导向装置和吹风装置；本发明能够调节生产过程中的张力，能够根据生产需求调节纤维毡的松紧度，抵抗生产中的自主收缩，有利于提高产品质量，三个的氧化炉可分为三个温度控制区，进而能够对氧化炉内各处的温度进行调控，有利于提高产品质量。这种设置方式，由于氧化炉的设置是通过外加热的方式来加热纤维毡，若要提升纤维毡的质量，就需要足够的加热时长。因而，该预氧化炉系统在预氧化加热纤维毡时存在预氧化加热时间较长的问题。5、进一步地，例如，中国发明专利cn113684639a公开了一种无纺毡加工用预氧炉、加工设备及加工工艺，这种无纺毡加工设备包括依照无纺毡的加工顺序依次设置的浸泡池、挤干机、烘干机、集烟罩、风机和环保设备；预氧炉包括炉膛、蒸汽管道、传输辊、输送机构、驱动机构和支撑架；炉膛贯穿预氧炉，炉膛内底层上铺设有一层蒸汽管道和支撑架；蒸汽管道上有多个等间距平行间隔排布的传输辊，所述传输辊的两端都和炉膛的侧壁转动固定；输送机构包括环形输送带，输送带套设在输送辊上，驱动机构驱动输送辊转动带动输送带转动；所述预氧炉炉体沿着所述炉膛的长度方向加长。这种设置方式是将预氧炉炉体沿着炉膛的长度方向加长，此时就可加快输送带的输送速度。但是，这种设置方式也是通过外加热的方式加热无纺毡，在加长了炉膛长度后，会增加无纺毡的加工速率，但是无纺毡在预氧炉体内的预氧化加热时长也并不会发生改变。因此，该无纺毡加工用预氧炉、加工设备及加工工艺在预氧化加热无纺毡时存在预氧化加热时间较长的问题。6、因此，现有技术中聚丙烯腈纤维毡的加工设备存在预氧化加热时间较长、预氧化效率低的问题。技术实现思路1、本发明的目的在于解决现有技术中聚丙烯腈纤维毡的加工设备存在预氧化加热时间较长、预氧化效率低的问题。2、为解决上述问题，本发明的实施方式提供一种聚丙烯腈纤维毡的加工设备，包括机架、以及沿生产方向依次设置于机架上的：聚丙烯腈纤维丝供给装置，聚丙烯腈纤维丝供给装置用于存储聚丙烯腈纤维丝；涂覆装置，聚丙烯腈纤维丝供给装置上的聚丙烯腈纤维丝被输送进入涂覆装置，并通过涂覆装置对聚丙烯腈纤维丝的表面涂覆微波敏化剂；毡体形成装置，被涂覆有微波敏化剂的聚丙烯腈纤维丝进入毡体形成装置，并经由毡体形成装置制成聚丙烯腈纤维毡；微波加热装置，微波加热装置的一端具有与毡体形成装置连接的集料进口，与集料进口相对的一端设有集料出口；收集装置，收集装置与集料出口连接，用于收集加热后的聚丙烯腈纤维毡。3、进一步地，微波加热装置包括沿竖直方向层叠设置的多个预氧化腔室，沿生产方向，在多个预氧化腔室中，最上方的预氧化腔室与集料进口连通，最下方的预氧化腔室与集料出口连通，且多个预氧化腔室中相邻的两个预氧化腔室彼此连通。4、进一步地，从集料进口处进入微波加热装置的聚丙烯腈纤维毡在重力作用下依次经过各个预氧化腔室；且微波加热装置的各个预氧化腔室的内侧壁面均设置有微波照射组件，微波照射组件的照射头均朝向聚丙烯腈纤维毡。5、进一步地，聚丙烯腈纤维毡的加工设备还包括输送装置和控制单元，输送装置的一端位于聚丙烯腈纤维丝供给装置的一侧，另一端经由涂覆装置、毡体形成装置延伸至集料进口的上方；控制单元至少与各个微波照射组件电性连接，控制各预氧化腔室内的微波照射组件的输出功率。6、采用上述技术方案，通过涂覆装置在聚丙烯腈纤维丝的表面涂覆微波敏化剂，在利用微波对聚丙烯腈纤维丝进行预氧化时，在微波场作用下，介质内部产生极化，其极化强度矢量落后于电场一个角度，从而产生与电场同相的电流，使介质材料内部的功率耗散转变为热能，有利于提升微波加热的效率。然后将涂覆有微波敏化剂的聚丙烯腈纤维丝制成聚丙烯腈纤维毡，此时聚丙烯腈纤维毡的表面的不仅覆盖有微波敏化剂，聚丙烯腈纤维毡的内部也具有微波敏化剂；这样可使得聚丙烯腈纤维毡进入微波加热装置的各个预氧化腔室后，控制单元控制各个预氧化腔室侧壁上的微波照射组件发出微波、且控制多个微波照射组件的输出功率依次递增；当微波照射至聚丙烯腈纤维毡后，由于且微波敏化剂具有促进微波加热效率的效果，因此，在微波敏化剂的催化下，聚丙烯腈纤维毡表面和内部均能快速的被加热，进行预氧化反应，极大的缩短了聚丙烯腈纤维毡的预氧化加热时间，从而加快了聚丙烯腈纤维毡的预氧化加热效率。7、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工设备，涂覆装置包括用于盛放微波敏化剂溶液的浸泡单元，输送装置将聚丙烯腈纤维丝供给装置上的聚丙烯腈纤维丝运送至浸泡单元，并在浸泡单元内浸泡预定时间后运送至毡体形成装置。8、采用上述技术方案，通过输送装置将聚丙烯腈纤维丝输送至浸泡单元浸泡预定时间，可使得聚丙烯腈纤维丝表面的微波敏化剂覆盖率更高，保证了后续聚丙烯腈纤维毡的快速预氧化加热效果。9、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工设备，浸泡单元包括沿生产方向设置的第一反应池、压缩组件以及第二反应池，微波敏化剂溶液包括聚二甲基二烯丙基氯化铵阳离子溶液和碳纳米管的去氧胆酸钠水悬浊液；其中，第一反应池用于盛放聚二甲基二烯丙基氯化铵阳离子溶液，第二反应池用于盛放碳纳米管的去氧胆酸钠水悬浊液；其中，输送装置运送聚丙烯腈纤维丝至第一反应池浸泡第一预定时间后，运送聚丙烯腈纤维丝至压缩组件进行压缩干燥，后运送聚丙烯腈纤维丝至第二反应池浸泡第二预定时间；第一预定时间为2min至5min，第二预定时间为2min至5min。10、采用上述技术方案，当输送装置将聚丙烯腈纤维丝输送至盛有聚二甲基二烯丙基氯化铵阳离子溶液第一反应池浸泡预定时间后，会在聚丙烯腈纤维的表面沉积一层带正电荷的聚合物；然后再将聚丙烯腈纤维丝输送至压缩组件进行压缩干燥，进一步地，将聚丙烯腈纤维丝输送至盛有碳纳米管的去氧胆酸钠水悬浊液的第二反应池浸泡预定时间，从而在聚丙烯腈纤维丝表面形成一层微波敏化剂涂层，便于后续对聚丙烯腈纤维毡的快速预氧化加热。11、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工设备，相邻两个预氧化腔室之间的分隔壁上开设有通过口，且沿生产方向，通过口、集料进口、集料出口的进口端的径向尺寸均大于出口端的径向尺寸。12、采用上述技术方案，通过口、集料进口、集料出口的进口端的径向尺寸均大于出口端的径向尺寸，当聚丙烯腈纤维毡被输送装置输送至集料进口的上方后，便于在重力的作用下，聚丙烯腈纤维毡进入微波加热装置的各个预氧化腔室中。13、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工设备，在竖直方向上，通过口、集料进口和集料出口均互相开口对齐。14、采用上述技术方案，通过口、集料进口和集料出口均互相开口对齐可使得聚丙烯腈纤维毡在经过各个预氧化腔室时，不会被阻挡。15、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工设备，多个预氧化腔室内的氧气含量在空气中的体积占比均在42％～70％的范围内，且多个预氧化腔室在生产方向上依次包括低温预氧化加热腔、中温预氧化加热腔、高温预氧化加热腔。16、进一步地，集料进口开设于低温预氧化加热腔在生产方向上的上游侧壁，且低温预氧化加热腔的加热温度在210℃～230℃的范围内；通过口包括供输送装置经过的第一通过口和第二通过口；其中，17、第一通过口设置于低温预氧化加热腔与中温预氧化加热腔在生产方向上的分隔壁，第二通过口设置于中温预氧化加热腔与高温预氧化加热腔在生产方向上的分隔壁，且中温预氧化加热腔内的加热温度在232℃～252℃的范围内；集料出口开设于高温预氧化加热腔在生产方向上的下游侧壁，且高温预氧化加热腔内的加热温度在260℃～280℃的范围内；其中，18、从集料进口处进入微波加热装置的聚丙烯腈纤维毡在重力的作用下依次经过低温预氧化加热腔、第一通过口、中温预氧化加热腔、第二通过口、高温预氧化加热腔和集料出口。19、采用上述技术方案，聚丙烯腈纤维毡在重力的作用下毡体依次经过低温预氧化加热腔、中温预氧化加热腔、高温预氧化加热腔，对毡体进行预氧化加热。在低温预氧化加热腔、中温预氧化加热腔、高温预氧化加热腔的氧化过程中使得聚丙烯腈纤维的物理结构会发生变化，使得纤维变得更加坚硬、强韧，从而加工出高质量的聚丙烯腈纤维毡。20、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工设备，微波加热装置还包括多个微波屏蔽器，多个预氧化腔室的侧壁面均开设有进气口和出气口，且进气口与出气口相对错位设置；其中，多个微波屏蔽器分别设置于集料进口、通过口、集料出口、进气口和出气口的出口端的侧壁上。21、采用上述技术方案，通过设置进气口，便于向各个预氧化腔室通入氧气，通过设置出气口，便于排出各个预氧化腔室中的废气。设置微波屏蔽器，一方面，避免了低温预氧化加热腔、中温预氧化加热腔、高温预氧化加热腔之间的微波相互之间辐射，从而导致各腔室之间微波照射频率混乱的问题；另一方面，防止微波从集料进口和集料出口处逸散而出对在设备处工作的人员造成伤害。22、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工设备，微波照射组件包括多个微波发射头，在水平方向上，微波发射头设置于预氧化腔室的相对侧壁面上，聚丙烯腈纤维毡在重力的作用下依次经过各个预氧化腔室时，多个微波发射头均朝向各个预氧化腔室内的聚丙烯腈纤维毡。23、采用上述技术方案，通过设置多个微波发射头朝向各个预氧化腔室内的聚丙烯腈纤维毡，当对各个预氧化腔室内的聚丙烯腈纤维毡微波加热预氧化时，使得微波可以更快地发射至聚丙烯腈纤维毡。24、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工设备，毡体形成装置包括沿生产方向依次设置的：切断部件，被涂覆有微波敏化剂的聚丙烯腈纤维丝进入切断部件，被切断部件切断成短切聚丙烯腈纤维丝；干燥部件，短切聚丙烯腈纤维丝进入干燥部件并经由干燥部件干燥；烘干部件，被干燥部件干燥后的短切聚丙烯腈纤维丝进入烘干部件，并经由烘干部件烘干；铺网部件，被烘干部件烘干后的短切聚丙烯腈纤维丝进入铺网部件，并经由铺网部件铺成网状结构；针刺部件，被铺网构件铺成的网状结构的聚丙烯腈纤维丝进入针刺部件，被经由针刺部件针刺成聚丙烯腈纤维毡。25、采用上述技术方案，输送装置将聚丙烯腈纤维丝输送至毡体形成装置后，聚丙烯腈纤维丝先被切断部件切断成短切聚丙烯腈纤维丝，输送装置再将短切聚丙烯腈纤维丝输送至干燥部件进行干燥，经由干燥部件干燥后的短切聚丙烯腈纤维丝再进入烘干部件进行烘干，从而使得微波敏化剂更加牢固地附于聚丙烯腈纤维丝上。26、进一步地，输送装置再将烘干后的短切聚丙烯腈纤维丝输送至铺网部件将短切聚丙烯腈纤维丝梳理成网，最后梳理成网的短切聚丙烯腈纤维丝进入针刺部件进行预刺和复刺，并被制成聚丙烯腈纤维毡。27、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工设备，输送装置包括沿生产方向依次设置的第一传送组件、第二传送组件和第三传送组件；其中，沿生产方向，第一传送组件用于将聚丙烯腈纤维丝输送经过涂覆装置至第二传送组件，第二传送组件用于将聚丙烯腈纤维丝输送经过切断部件至第三传送组件，第三传送组件输送聚丙烯腈纤维丝依次经过干燥部件、烘干部件和铺网部件至针刺部件，再将针刺部件针刺形成的聚丙烯腈纤维毡输送至微波加热装置上方后，聚丙烯腈纤维毡在重力的作用下进入集料进口；并且，在竖直方向上，第二传送组件位于第三传送组件的上方。28、采用上述技术方案，输送装置包括沿生产方向依次设置的第一传送组件、第二传送组件和第三传送组件，在加工聚丙烯腈纤维毡的过程中，保证了聚丙烯腈纤维毡加工的连续性。29、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工设备，第三传送组件的速度小于第二传送组件的速度。30、采用上述技术方案，第三传送组件的速度小于第二传送组件的速度，保证了制得的聚丙烯腈纤维毡的整体性，避免了第二传送组件上的短切聚丙烯腈纤维丝输送不及时，导致聚丙烯腈纤维毡断开的风险。31、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工设备，第二传送组件的表面涂覆有一层薄膜，薄膜由聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯中任意一种材料制成。32、采用上述技术方案，由于聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯均具有很强的离水性，从而使得聚丙烯腈纤维丝不会附着在第二传送组件上。33、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工设备，第一传送组件设置为多个导丝辊，第二传送组件设置为第一传送带，第三传送组件设置为第二传送带；其中，沿生产方向，第一传送带和第二传送带的两侧边缘均设置有限位挡板，用于阻挡聚丙烯腈纤维丝掉出；多个导丝辊中至少有两个导丝辊分别位于第一反应池和第二反应池内，位于第一反应池和第二反应池的导丝辊包括导丝段和搅拌段；其中，导丝段用于输送聚丙烯腈纤维丝，搅拌段用于搅拌聚二甲基二烯丙基氯化铵阳离子溶液或碳纳米管的去氧胆酸钠水悬浊液。34、采用上述技术方案，通过在第一传送带和第二传送带的两侧边缘均设置有限位挡板，避免了聚丙烯腈纤维丝从第一传送带和第二传送带上掉出的风险。35、进一步地，位于第一反应池和第二反应池的导丝辊包括导丝段和搅拌段，搅拌段用于搅拌聚二甲基二烯丙基氯化铵阳离子溶液或碳纳米管的去氧胆酸钠水悬浊液，可使得聚二甲基二烯丙基氯化铵阳离子溶液或碳纳米管的去氧胆酸钠水悬浊液不会沉积，从而更好的涂覆在聚丙烯腈纤维丝的表面。36、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工设备，毡体形成装置还包括集料部件，沿生产方向，集料部件设置于切断部件与干燥部件之间，用于收集被切断部件切断的聚丙烯腈纤维丝；其中，集料部件包括集料空腔和支架，支架固定连接于集料空腔的侧壁面上用于支撑集料空腔；并且，在竖直方向上，集料空腔的上端口朝向第一传送带，集料空腔的下端口与第二传送带边缘的限位挡板滑动连接。37、进一步地，集料空腔远离烘干部件的侧壁形成有阻隔凸起部，阻隔凸起部与第二传送带边缘的限位挡板之间的空间相适配，且阻隔凸起部用于阻隔聚丙烯腈纤维丝从第二传送带上滑出。38、采用上述技术方案，通过设置集料部件，一方面，避免了第二传送带传输速度过慢，短切聚丙烯腈纤维丝在第二传送带上堆叠，从而掉落的风险；另一方面，通过集料部件在将短切聚丙烯腈纤维丝收集后，通过第二传送带动作，可将短切聚丙烯腈纤维丝从集料部件中输送而出。39、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工设备，聚丙烯腈纤维毡的加工设备还包括限位辊筒，沿生产方向，限位辊筒设置于毡体形成装置与微波加热装置之间，用于对聚丙烯腈纤维毡进行限位。40、采用上述技术方案，通过设置限位辊筒可进一步的对聚丙烯腈纤维毡进行限位，使其不会在重力的作用下，快速的通过微波加热装置的各个预氧化腔室，保证了聚丙烯腈纤维毡预氧化加热的可靠性。41、进一步地，本发明的实施方式还公开了一种聚丙烯腈纤维毡的加工工艺，包括以下步骤：42、s1、利用涂覆装置对聚丙烯腈纤维丝进行涂覆微波敏化剂；43、s2、利用毡体形成装置涂覆有微波敏化剂的聚丙烯腈纤维丝制成聚丙烯腈纤维毡；44、s3、将制成聚丙烯腈纤维毡通过微波加热装置的多个预氧化腔室依次微波加热进行预氧化处理；45、s4、将预氧化处理后的聚丙烯腈纤维毡通过收集装置进行收集。46、采用上述技术方案，通过涂覆装置在聚丙烯腈纤维丝的表面涂覆微波敏化剂，在将涂覆有微波敏化剂的聚丙烯腈纤维丝经由毡体形成装置制成聚丙烯腈纤维毡后，使得聚丙烯腈纤维毡的表面的不仅覆盖有微波敏化剂，聚丙烯腈纤维毡的内部也具有微波敏化剂，且微波敏化剂具有促进微波加热速率的效果。因而，当聚丙烯腈纤维毡进入微波加热装置的各个预氧化腔室后，在微波敏化剂的催化下，聚丙烯腈纤维毡的表面和内部均能够快速的被加热，进行预氧化反应，极大的缩短了聚丙烯腈纤维毡的预氧化加热时间，从而加快了聚丙烯腈纤维毡的预氧化加热效率。47、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工工艺，在步骤s1中：涂覆装置分别盛放有聚二甲基二烯丙基氯化铵阳离子溶液和碳纳米管的去氧胆酸钠水悬浊液，聚丙烯腈纤维丝通过分别在聚二甲基二烯丙基氯化铵阳离子溶液和碳纳米管的去氧胆酸钠水悬浊液中浸泡2min至5min而形成微波敏化剂涂层。48、采用上述技术方案，将聚丙烯腈纤维丝分别在聚二甲基二烯丙基氯化铵阳离子溶液和碳纳米管的去氧胆酸钠水悬浊液中浸泡，从而通过负电荷聚合物与正电荷聚合物之间的静电作用导致碳纳米管的沉积，在聚丙烯腈纤维丝的表面形成一层微波敏化剂涂层，进而使得将聚丙烯腈纤维丝制成聚丙烯腈纤维毡后，微波加热装置能够将聚丙烯腈纤维毡快速加热，制得高质量的聚丙烯腈纤维毡。49、根据本发明的实施方式提供的聚丙烯腈纤维毡的加工工艺，在步骤s2中：通过对涂覆有微波敏化剂的聚丙烯腈纤维丝进行短切工艺、集束工艺、干燥工艺、烘干工艺、梳网铺层工艺、预刺工艺和复刺工艺得到聚丙烯腈纤维毡。50、采用上述技术方案，通过干燥工艺和烘干工艺可使得微波敏化剂更加牢固地附于聚丙烯腈纤维丝上，便于后续微波加热装置能够快速地加热聚丙烯腈纤维毡。51、本发明的有益效果是：52、本发明公开了一种聚丙烯腈纤维毡的加工设备及其加工工艺，包括机架、以及沿生产方向依次设置于机架上的：聚丙烯腈纤维丝供给装置、涂覆装置、毡体形成装置、微波加热装置和收集装置；其中，微波加热装置包括多个预氧化腔室，沿生产方向，最上方的预氧化腔室与集料进口连通，最下方的预氧化腔室与集料出口连通。该加工设备还包括输送装置和控制单元，输送装置的一端位于聚丙烯腈纤维丝供给装置，另一端经由涂覆装置、毡体形成装置延伸至集料进口；控制单元至少与各个微波照射组件电性连接。通过该加工工艺使用该加工设备时，由于微波敏化剂涂覆在聚丙烯腈纤维毡的表面和内部，因而，聚丙烯腈纤维毡能够被快速的加热，进行预氧化反应，极大的缩短了聚丙烯腈纤维毡的预氧化加热时间。