[發明專利]一種新型多元聚丙烯腈共聚物及其紡絲原液的制備方法

在審

• 申請號: 201810474301.6
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108586658A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 朱才鎮;劉會超;張碩;石逯迪;楊敬龍;于佳立;徐歡;馬晨生;王明良;劉瑞剛;徐堅
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C08F220/44
• 分類號: C08F220/44;C08F220/46;C08F220/48;D01F6/38
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 袁文英

本發明適用于高性能纖維制造技術領域，提供了一種新型多元聚丙烯腈共聚物，包括：主單體單元丙烯腈和共聚單體單元乙烯基衍生物，所述主單體單元的質量含量為90～99.99％，共聚單體單元質量含量為0.001～10％；還提供了一種新型多元聚丙烯腈共聚物紡絲原液的制備方法，包括：將主單體單元丙烯腈、共聚單體單元乙烯基衍生物的一種或多種、反應溶劑和引發劑加入到帶有攪拌和冷凝裝置的反應容器中，升溫到35～80℃，通氮氣或氬氣，在氮氣或氬氣保護下反應預設時間，然后脫除殘余單體和氣泡，得到紡絲原液。本發明提供的一種新型多元聚丙烯腈共聚物具有較高親水性、較低結晶度和環化溫度、較溫和放熱速率以及較高的成碳率。

技術領域

本發明屬于高性能纖維制造技術領域，尤其涉及一種新型多元聚丙烯腈共聚物及其紡絲原液的制備方法。

背景技術

碳纖維是一種含碳量在90％以上的一維碳材料，其具有高強、高模、耐高溫、耐疲勞和導熱導電等特性，廣泛應用于航空航天、國防軍事等尖端領域和國民經濟領域。用于制備碳纖維的前驅體有許多種，其中工業規模的有聚丙烯腈、黏膠和瀝青，其中聚丙烯腈基碳纖維的產量占到碳纖維產量的90％以上。

但聚丙烯腈均聚物大分子中的氰基之間存在強的偶極、氫鍵等相互作用，大分子鏈堆砌緊密，結晶度較高，親水性較差；聚丙烯腈均聚物的預氧化以自由基環化機理進行，環化溫度高，放熱集中，易引起大分子鏈的斷裂、降解，降低甚至無法得到高性能的碳纖維。因此，需要在聚合時加入一定的共聚組分，以降低預氧化過程中的反應活化能，促進環化和交聯，緩和預氧化放熱反應，改善纖維的致密性和均勻性，提高其強度。

發明內容

本發明提供一種新型多元聚丙烯腈共聚物及其紡絲原液的制備方法，旨在提供一種具有較高親水性、較低結晶度和環化溫度、較溫和放熱速率以及較高成碳率的多元聚丙烯腈共聚物及其制備方法。

本發明提供了一種新型多元聚丙烯腈共聚物，包括：主單體單元丙烯腈和共聚單體單元乙烯基衍生物，所述乙烯基衍生物的結構通式如下式所示，所述主單體單元的質量含量為90～99.99％，所述共聚單體單元的質量含量為0.001～10％；

本發明還提供了一種新型多元聚丙烯腈共聚物紡絲原液的制備方法，包括如下步驟：

將所述主單體單元丙烯腈、所述共聚單體單元乙烯基衍生物的一種或多種、反應溶劑和引發劑加入到帶有攪拌和冷凝裝置的反應容器中，升溫到35～80℃，通氮氣或氬氣，在氮氣或氬氣保護下反應預設時間，然后脫除殘余單體和氣泡，得到紡絲原液。

本發明與現有技術相比，有益效果在于：本發明提供的一種新型多元聚丙烯腈共聚物及其紡絲原液的制備方法，包括主單體單元丙烯腈和共聚單體單元乙烯基衍生物，通過提供這種新型的以乙烯基衍生物為共聚單體的多元聚丙烯腈共聚物，使得其具有提高聚丙烯腈的親水性，降低聚丙烯腈的結晶度，降低環化起始溫度，緩和環化反應放熱速率和提高碳纖維的碳產率的效果。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的聚丙烯腈均聚物和多元聚丙烯腈共聚物的差示掃描熱分析圖；

圖2是本發明實施例提供的聚丙烯腈均聚物和多元聚丙烯腈共聚物的熱失重圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。