[发明专利]一种掺杂石墨烯的中间相沥青基碳纤维

权利要求书

1.一种掺杂石墨烯的中间相沥青基碳纤维，包含可溶性中间相沥青和石墨烯，所述碳纤维由可溶性中间相沥青与氧化石墨烯液相超声混合制备，氧化石墨烯含量0.1～5wt%，所述碳纤维直径10～50um。

2.根据权利要求1所述掺杂石墨烯的中间相沥青基碳纤维，其中所述氧化石墨烯的片层厚度为1～20nm，片层尺寸为0.001～50um，石墨烯含量0.1～5wt%。

3.根据权利要求1所述掺杂石墨烯的中间相沥青基碳纤维，其中可溶性中间相沥青由净化沥青经四氢化萘加氢反应后，热聚合制得。

4.根据权利要求3所述掺杂石墨烯的中间相沥青基碳纤维，其中四氢化萘用量为净化沥青量的2倍。

5.权利要求1所述掺杂石墨烯的中间相沥青基碳纤维的制备方法，包括以下步骤：

a)沥青原料经溶剂抽提、萃取、脱杂制备净化沥青；

b)四氢化萘供氢试剂在高纯氮气高压下对净化沥青进行氢化处理，磁力搅拌，初始升温速率2～5℃/分钟，温度达到200℃后提高升温速率，温度达到380～440℃时保温0.5～1小时，制得氢化沥青；

c)氢化沥青在坩埚电炉中通氮气保护下，缓慢升温至400～450℃，恒温聚合反应1～7小时，其中升温速率为1～5℃/分钟，氮气流量为1～2 L/分钟，使用喹啉类溶剂溶解沥青，可溶沥青量达到75%以上，去除不溶解物，得到中间相沥青；

d)将氧化石墨烯溶液与中间相沥青超声混合0.5～2小时，其中氧化石墨烯在沥青溶液中的浓度为0.1～5wt%，； 

e)回收溶剂，制备熔致沥青复合物液晶，在0.3～0.5MPa，300～400℃熔融纺丝，得到原丝；

f)原丝在空气气氛，200～300℃下进行预氧化，得到预氧化丝，其中升温速度1～2℃/分；

g)预氧化丝在600～800℃，800～1000℃，1000～1200℃三个阶段，高纯氮气存在下各碳化0.5～1小时，升温速率1～3℃/分钟，得到掺杂石墨烯的中间相沥青基碳纤维。

6.根据权利要求5所述掺杂石墨烯的中间相沥青基碳纤维的制备方法，其中，步骤a)中使用的溶剂是苯、甲苯或喹啉。

7.根据权利要求5所述掺杂石墨烯的中间相沥青基碳纤维的制备方法，其中，步骤b)中的压力为2～8MPa。

8.根据权利要求5所述掺杂石墨烯的中间相沥青基碳纤维的制备方法，其中，步骤c)使用的溶剂是喹啉类溶剂、甲苯/四氢化萘、二甲苯/庚烷，或其混合物。

9.根据权利要求5所述掺杂石墨烯的中间相沥青基碳纤维的制备方法，其中，步骤d）中石墨烯溶液中的溶剂是喹啉类溶剂。

10.根据权利要求5所述掺杂石墨烯的中间相沥青基碳纤维的制备方法，其中步骤f）中200～300℃的温度，第一阶段200～250℃下加热1～2小时，第二阶段250～300℃下加热1～2小时。