[发明专利]从纤维素前体获得碳纱线或单向碳纤维片材

权利要求书

1.从纤维素前体获得碳纤维结构的方法，所述方法包括以下步骤：

·从纤维素溶液纺丝纤维素长丝；

·使所述纤维素长丝在水中接受洗涤；

·用至少一种有机硅添加剂的水乳液浸渍经洗涤且未干燥的纤维素长丝；

·干燥浸渍的纤维素长丝；

·获得由浸渍且干燥的纤维素长丝组成的纤维结构；及

·碳化所述纤维结构。

2.根据权利要求1的方法，其中所述纤维素溶液是粘胶溶液。

3.根据权利要求1的方法，其中所述水乳液包括5重量％-50重量％的有机硅添加剂。

4.根据权利要求1的方法，其中在用水乳液浸渍后和干燥前，挤榨长丝从而获得在干长丝的10重量％-50重量％范围内的含水量。

5.根据权利要求1-4任何一项的方法，其中所述有机硅添加剂的含量相对干燥后长丝的总重量在1.5-15重量％的范围内。

6.根据权利要求1或2的方法，其中在干燥后且碳化前，通过缠绕多根浸渍且干燥的长丝来形成纱线。

7.根据权利要求1或2的方法，其中在干燥后且碳化前，形成单向纤维片材，该纤维片材包含多根基本上彼此平行布置的浸渍且干燥的长丝。

8.根据权利要求7的方法，其中所述碳化包括缓慢热解阶段，在此期间温度逐渐上升至360℃-750℃之间。

9.根据权利要求6的方法，其中在碳化前，形成单向片材，该片材包含多根基本上彼此平行布置的纱线。

10.根据权利要求9的方法，其中所述碳化包括缓慢热解阶段，在此期间温度逐渐上升至360℃-750℃之间。

11.根据权利要求10的方法，其中在所述缓慢热解阶段期间，向纱线或单向片材施加张力，使得热解后纵向尺寸上的变化在-30％至+40％的范围内。

12.根据权利要求6的方法，其中在碳化前，通过机织、针织或者编织从浸渍且干燥的长丝形成的纱线来形成两维或三维纤维结构。

13.根据权利要求12的方法，其中所述碳化包括缓慢热解阶段，在此期间温度逐渐上升至360℃-750℃之间。

14.根据权利要求8、10、11或13的方法，其中在缓慢热解阶段后，通过在1200℃-2800℃的高温下热处理来进行最终碳化的阶段。

15.根据权利要求14的方法，其中在高温最终碳化阶段期间，以在纵向上获得不大于200％的伸长率的方式向所述纤维结构施加张力。

16.根据权利要求15的方法，其中在高于2500℃的温度下实施最后碳化阶段后，使所述纤维结构在高于2500℃的温度和至少15分钟的持续时间下接受进一步的热处理，从而在纱线或者单向片材的碳纤维内产生晶须。

17.根据权利要求8、10、11或13的方法，其中在缓慢热解前，在低于200℃的温度下于空气中进行松弛阶段。

18.根据权利要求17的方法，其特征在于在160℃-190℃内的温度下进行所述松弛阶段。