[發(fā)明專利]碳纖維束以及碳纖維的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380020045.9
• 申請(qǐng)日: 2013-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104246032B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 桐山孝之;杉浦直樹(shù);畑昌宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱化學(xué)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): D01F9/22
• 分類號(hào): D01F9/22
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11243
• 代理人: 鐘晶,於毓楨

1.一種碳纖維束，碳纖維束的單纖維纖度為0.8dtex以上2.1dtex以下，由ASTM D4018法求出的紗線強(qiáng)度為4.9GPa以上并且由所述方法求出的紗線彈性模量為200GPa以上，單纖維拉伸試驗(yàn)中的單纖維彈性模量的變化率為20％以下。

2.一種碳纖維束，碳纖維束的單纖維纖度為0.8dtex以上2.5dtex以下，由ASTM D4018法求出的紗線強(qiáng)度為3.0GPa以上并且由所述方法求出的紗線彈性模量為240GPa以上，單纖維拉伸試驗(yàn)中的單纖維彈性模量的變化率為20％以下。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳纖維束，由所述ASTM D4018法求出的紗線彈性模量為265GPa以上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3的任一項(xiàng)所述的碳纖維束，所述單纖維纖度為1.1dtex以上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～3的任一項(xiàng)所述的碳纖維束，單纖維根數(shù)為6,000根以上50,000根以下。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳纖維束，單纖維根數(shù)為36,000根以下。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～3的任一項(xiàng)所述的碳纖維束，總纖度為4800dtex以上56000dtex以下。

8.獲得權(quán)利要求1所述的碳纖維束的碳纖維束的制造方法，其具有下述熱處理工序：

將聚丙烯腈系前體纖維束，在220～300℃的溫度范圍內(nèi)升溫的氧化性氣氛下，進(jìn)行95分鐘以上200分鐘以下熱處理，所述聚丙烯腈系前體纖維束是：由包含丙烯腈單元96～99摩爾％和甲基丙烯酸羥基烷基酯單元1～4摩爾％的聚丙烯腈系共聚物形成的單纖維纖度為1.7dtex以上4.2dtex以下的聚丙烯腈系前體纖維束；和/或，使用熱流型差示掃描量熱儀，以30℃、0.10MPa基準(zhǔn)的流量在100ml/分鐘的空氣氣流中，以升溫速度10℃/分鐘測(cè)得的30℃以上450℃以下的等速升溫放熱曲線滿足以下的(A)和(B)條件的單纖維纖度為1.7dtex以上4.2dtex以下的聚丙烯腈系前體纖維束，

(A)將等速升溫放熱曲線的230℃以上260℃以下的放熱速度積分而求出的熱量Ja為140kJ/kg以上200kJ/kg以下，

(B)將260℃以上290℃以下的放熱速度積分而求出的熱量Jb為600kJ/kg以上1000kJ/kg以下。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳纖維束的制造方法，所述熱處理工序中的熱處理時(shí)間T1(分鐘)滿足以下的(C)條件，

(C)140×聚丙烯腈系前體纖維束的單纖維纖度(dtex)-100≥熱處理時(shí)間T1(分鐘)≥140×聚丙烯腈系前體纖維束的單纖維纖度(dtex)-270。

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的碳纖維束的制造方法，對(duì)由所述熱處理工序獲得的纖維束，實(shí)施在非活性氣體氣氛下以最高溫度為1,000℃～1,700℃進(jìn)行熱處理的碳化處理，形成由ASTM D4018法求出的紗線強(qiáng)度為4.9GPa以上的碳化纖維束。

11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的碳纖維束的制造方法，所述聚丙烯腈系前體纖維束的單纖維根數(shù)為6,000根以上50,000根以下。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的碳纖維束的制造方法，所述聚丙烯腈系前體纖維束的單纖維根數(shù)為6,000根以上50,000根以下。

13.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的碳纖維束的制造方法，所述熱處理工序中的聚丙烯腈系前體纖維束的伸長(zhǎng)率為-5％以上5％以下。

14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的碳纖維束的制造方法，所述熱處理工序中的聚丙烯腈系前體纖維束的伸長(zhǎng)率為-5％以上5％以下。

15.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的碳纖維束的制造方法，形成單纖維拉伸試驗(yàn)中的單纖維彈性模量的變化率為20％以下的碳纖維束。

16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的碳纖維束的制造方法，形成單纖維拉伸試驗(yàn)中的單纖維彈性模量的變化率為20％以下的碳纖維束。