[發明專利]一種具有表面溝槽結構的大直徑高強中模碳纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 202010174019.3
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111254521B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 王宇;王云峰;徐樑華;王一葦;高愛君;李常清;童元建;趙振文;曹維宇
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01F9/22
• 分類號: D01F9/22;D01F6/38;C08F220/46;C08F222/02;C08F220/14;D01D5/06;D01D5/253
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 張洪年

1.一種具有表面溝槽結構的大直徑高強中模碳纖維的制備方法，包括以下步驟：采用濕法紡絲制備大直徑原絲，原絲經預氧化、低溫碳化和高溫碳化制得，其特征在于：所述的預氧化是在空氣氣氛下，采用梯度升溫，預氧化處理總時間為60～120分鐘，梯度升溫3個溫區，3溫區的預氧化時間比為：（1～3）：（4～8）：（1～3），起始溫度為225～235℃，中間溫度240～245℃，終溫為250～265℃，牽伸總倍率1.0～1.2倍，控制預氧纖維的皮芯比≥0.85；所述的低溫碳化時間為0.5～5分鐘，牽伸倍率1.02～1.07倍；所述的高溫碳化時間為0.5～3分鐘，牽伸倍率為0.95～0.995倍。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述的低溫碳化溫度為450～850℃。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述的高溫碳化采用高純氮氣保護，高溫碳化溫度為1500～1700℃。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述的濕法紡絲制備原絲包括，紡絲原液的制備、多級凝固成型、一級牽伸、多級水洗、上油、干燥致密化、二級氣牽伸和熱定型，制得所述原絲表面具有溝槽結構，直徑控制在13μm～17μm。

5.根據權利要求1-4所述的任一制備方法制備的一種具有表面溝槽結構的大直徑高強中模碳纖維，其特征在于：纖維表面具有溝槽結構，平均直徑為8.5μm～11μm，強度為5.6～6.0GPa，模量為294GPa～310GPa。

6.根據權利要求5所述的碳纖維，其特征在于：纖維的截面為圓形或近圓形。