[發明專利]一種聚丙烯腈基碳纖維及其穩定化方法

有效

• 申請號: 202011270192.X
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112410934B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 周鴻康;王欣;王湘麟;劉玉鋨
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: D01F9/22
• 分類號: D01F9/22
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

1.一種聚丙烯腈基碳纖維的穩定化方法，其特征在于，所述穩定化方法如下：將聚丙烯腈基纖維前驅體依次通過低溫、中溫、高溫和超高溫進行穩定化處理，得到聚丙烯腈基穩定化纖維；

所述低溫的溫度為150～220℃，所述中溫的溫度為220～250℃，所述高溫的溫度為250～280℃，所述超高溫的溫度＞280℃；

所述穩定化處理的氧氣濃度為：所述低溫下的氧氣濃度＜所述中溫下的氧氣濃度＜所述高溫下的氧氣濃度＜所述超高溫下的氧氣濃度；

所述超高溫下的氧氣濃度大于15％且小于等于33％；

所述低溫下的氧氣濃度為0～10％；

所述中溫下的氧氣濃度為0～25％；

所述高溫下的氧氣濃度大于0且小于等于30％。

2.根據權利要求1所述的穩定化方法，其特征在于，所述低溫下的氧氣濃度為0，所述低溫下的穩定化處理在保護氣氛或真空中進行。

3.根據權利要求1所述的穩定化方法，其特征在于，所述超高溫的溫度為280～350℃且不包括280℃。

4.根據權利要求1所述的穩定化方法，其特征在于，所述低溫的處理時間為30～90min。

5.根據權利要求1所述的穩定化方法，其特征在于，所述中溫的處理時間為60～140min。

6.根據權利要求1所述的穩定化方法，其特征在于，所述高溫的處理時間為60～140min。

7.根據權利要求1所述的穩定化方法，其特征在于，所述超高溫的處理時間為30～70min。

8.根據權利要求1所述的穩定化方法，其特征在于，所述低溫、中溫、高溫、超高溫的升溫速率各自獨立地為0.1～10℃/min。

9.根據權利要求1所述的穩定化方法，其特征在于，所述聚丙烯腈基纖維前驅體通過將丙烯腈基聚合物進行紡絲制備得到。

10.根據權利要求9所述的穩定化方法，其特征在于，所述紡絲為濕法紡絲。

11.根據權利要求9所述的穩定化方法，其特征在于，所述丙烯腈基聚合物包括丙烯腈均聚物和/或丙烯腈共聚物。

12.根據權利要求11所述的穩定化方法，其特征在于，所述丙烯腈共聚物包括丙烯腈-衣康酸共聚物、丙烯腈-甲基丙烯酸共聚物、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯腈-乙烯基膦酸共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物或丙烯腈-衣康酸-丙烯酰胺共聚物中的任意一種或至少兩種的組合。

13.根據權利要求11所述的穩定化方法，其特征在于，所述丙烯腈共聚物中基于丙烯腈的結構單元的摩爾百分含量≥90％。

14.根據權利要求1所述的穩定化方法，其特征在于，所述穩定化方法具體包括：將聚丙烯腈基纖維前驅體依次通過低溫、中溫、高溫和超高溫進行穩定化處理，得到聚丙烯腈基穩定化纖維；

所述低溫的溫度為150～220℃，所述中溫的溫度為220～250℃，所述高溫的溫度為250～280℃，所述超高溫的溫度＞280℃；且所述低溫下的氧氣濃度＜所述中溫下的氧氣濃度＜所述高溫下的氧氣濃度＜所述超高溫下的氧氣濃度；

所述低溫下的氧氣濃度為0～10％，處理時間為30～90min；所述中溫下的氧氣濃度為0～25％，處理時間為60～140min；所述高溫下氧氣濃度大于0且小于等于30％，處理時間為60～140min；所述超高溫下氧氣濃度大于15％且小于等于33％，處理時間為30～70min；所述低溫、中溫、高溫、超高溫的升溫速率各自獨立地為0.1～10℃/min。

15.一種聚丙烯腈基碳纖維，其特征在于，所述聚丙烯腈基碳纖維采用如下方法進行制備，所述方法包括：將聚丙烯腈基纖維前驅體依次經過穩定化處理和炭化處理，得到所述聚丙烯腈基碳纖維；所述穩定化處理通過如權利要求1～14任一項所述的穩定化方法進行。