[发明专利]凹凸棒土纳米粒子改性聚丙烯腈基碳纤维原丝及制备方法

权利要求书

1.一种凹凸棒土纳米粒子改性聚丙烯腈基的碳纤维原丝，其特征在于：该原丝的成分为聚丙烯腈共聚物和凹凸棒土，二者的重量比范围为100∶0.1～100∶2。

2.根据权利要求1所述的凹凸棒土纳米粒子改性聚丙烯腈基的碳纤维原丝，其特征在于：所述聚丙烯腈共聚物是分子量6～10万的碳纤维专用聚丙烯腈。

3.根据权利要求1所述的凹凸棒土纳米粒子改性聚丙烯腈基的碳纤维原丝，其特征在于：所用凹凸棒土纳米粒子直径为20～40nm，粒子长度为1000～2000nm。

4.根据权利要求1所述的凹凸棒土纳米粒子改性聚丙烯腈基的碳纤维原丝，其特征在于：所述凹凸棒土纳米粒子改性聚丙烯腈基的碳纤维原丝的纤度为3～4.5dtex，拉伸强度6～9cN/dtex，断裂伸长率为10～12％。

5.一种凹凸棒土纳米粒子改性聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，包括以下步骤：

(1)纺丝原液的制备

将凹凸棒土原料在有机溶剂中超声处理1～6小时，经清洗、过滤、干燥得到纯度为90～100％的凹凸棒土；

将该凹凸棒土、碳纤维专用聚丙烯腈粉末和有机溶剂，按照重量比为0.03～0.4∶20～25∶75～80混合溶解，在三口瓶中经过强力搅拌制得浓度为20～25％均匀的纺丝原液，其中，混合搅拌加热温度为50～100℃，搅拌时间为2～10小时；

(2)纺丝过程

将纺丝原液输送到计量泵，经喷丝头挤出后直接进入凝固浴或经空气层再进入凝固浴，在凝固浴中成型，然后进行凝固浴拉伸、水浴和上油过程，纺丝制备得到含重量百分比为0.1～2％凹凸棒土的原丝。

6.根据权利要求5所述的凹凸棒土纳米粒子改性聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，其特征在于：所述凹凸棒土原料是纯度为90～100％的凹凸棒土。

7.根据权利要求5所述的凹凸棒土纳米粒子改性聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂是工业纯二甲亚砜(DMSO)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中的一种或几种混合物。

8.根据权利要求5所述的凹凸棒土纳米粒子改性聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的纺丝条件是：泵供量为0.5～2g/min；喷丝为50～100孔；凝固浴的组成为纯水和有机溶剂的混合溶液，其浓度范围为50∶50～20∶80，温度为10～50℃；第一水洗浴是温度为40～60℃的去离子水；第二水浴是温度为70～85℃的去离子水；拉伸倍数为2～7倍；上油为聚丙烯腈基碳纤维原丝专用硅油。