[发明专利]一种利用煤直接液化残渣制备的沥青基碳纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种以煤炭直接液化残渣为原料制备沥青基碳纤维的方法，其特征在于，所述方法包括：

1)将煤直接液化残渣研磨成粒径0.01-0.3微米的粉末，并与四氢喹啉充分混合，得到混合溶液；将混合溶液装入高压釜中，利用氮气置换釜内空气后加温150-400℃、加压2-50MPa，同时通入氢气进行加氢，经减压蒸馏除去原残渣中所含的大部分硫、氧、氮；采用减压过滤，除掉四氢喹啉不溶物，得沥青原料；

2)将沥青原料在300-400℃下进行熔融纺丝，得原丝；

3)将原丝进行预氧化处理，得预氧丝；

4)将预氧丝进行碳化处理，得到碳丝；

5)将碳丝进行表面处理，即得沥青基碳纤维。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中的煤直接液化残渣的粉末与四氢喹啉的质量比为1∶5-1∶1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中的沥青原料的黏度为2-18Pa·S。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中的预氧化处理包括：在氧化炉内控制温度200-300℃，其中炉内温度分为三段，第一段温度200-230℃、第二段温度230-280℃、第三段温度280-300℃，反应时间1-3小时；然后通入空气。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中的碳化处理包括：将预氧丝分别在温度600-800℃、时间20-40分钟和800-1200℃、时间20-40分钟条件下进行低温和高温碳化。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中的碳化处理还包括：碳化处理过程中采用氮气保护。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5)中的表面处理包括刻蚀、上胶、烘干。 

8.一种根据权利要求1-7任一所述方法制得的沥青基碳纤维，其特征在于，所述沥青基纤维的单丝直径为10-30μm，抗张强度为900-1800MPa，弹性模量为50-150GPa。