[發明專利]一種制備高性能碳纖維的方法

有效

• 申請號: 201310021822.3
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103074705A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 劉杰;薛巖;梁節英
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01F9/22
• 分類號: D01F9/22
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

1.一種高性能碳纖維的制備方法，其特征在于，以聚丙烯腈共聚纖維為前軀體，包括以下步驟：

（1）將含有丙烯腈質量分數高于90%的聚丙烯腈共聚纖維置于熱處理爐內進行熱氧穩定化，牽伸率設定為5~12%，其中纖維在180~250℃的溫區內停留時間為60分鐘，在265~280℃的溫區內對纖維進行氣固相化學改性處理，控制纖維停留時間為17~22分鐘，制取氧化纖維，在180~250℃的溫區內指的是在180~250℃溫度范圍內分出多個溫區，初始溫度180，最終溫度為250℃；（2）氣固相化學改性處理后的氧化纖維進行350~680℃和1300℃的低溫和高溫碳化處理，制備出碳纖維。

2.按照權利要求1的方法，其特征在于，步驟（1）中以氧化纖維的氧化反應指數I_O作為上述經過氣固相化學改性處理的纖維的化學結構控制指標，選擇I_O值在33~50%范圍內的氧化纖維；

I_O=A_C=O/(A_C＝O+A_C=C+A_CH2)，其中A_C=O、A_C=C和A_CH2分別為氧化纖維中C=O、C=C和CH₂三種官能團的紅外吸光度，通過傅里葉變換紅外光譜分析獲得，C=O、C=C分別為氧化反應和脫氫反應的生成物官能團，CH₂為發生氧化反應的反應物官能團和脫氫反應的反應物官能團的總和。

3.按照權利要求1的方法，其特征在于，聚丙烯腈共聚纖維為濕紡法或干噴濕紡法紡制，纖維絲束為1~320K。

4.按照權利要求1的方法，其特征在于，聚丙烯腈共聚纖維中質量分數在10%以下的一種或多種共聚物為：衣康酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸、烯丙基氯、α-氯丙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、羥烷基丙烯腈、羥烷基丙烯酸及其酯類、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯基丙酮。