[发明专利]利用气态三氧化硫制备碳纤维的方法

权利要求书

1.用于制备碳化聚合物的方法，所述方法包括：

a)用包含SO₃气体的磺化剂磺化聚合物以形成磺化聚合物；

b)用加热的溶剂处理所述磺化聚合物，其中所述溶剂的温度是至少95℃；和

c)通过将所生成的产物加热到500-3000℃的温度对其进行碳化。

2.权利要求1所述的方法，其中所述磺化剂包含SO₃气体与载气的组合。

3.权利要求1或2所述的方法，其中所述载气是干燥的。

4.权利要求2或3所述的方法，其中所述载气是惰性气体。

5.权利要求1-4任一项所述的方法，其中所述聚合物是由选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚丁二烯的聚合物构成的均聚物，或其中所述聚合物纤维是乙烯/辛烯共聚物、乙烯/己烯共聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/丙烯共聚物、乙烯/苯乙烯共聚物、乙烯/丁二烯共聚物、丙烯/辛烯共聚物、丙烯/己烯共聚物、丙烯/丁烯共聚物、丙烯/苯乙烯共聚物、丙烯丁二烯共聚物、苯乙烯/辛烯共聚物、苯乙烯/己烯共聚物、苯乙烯/丁烯共聚物、苯乙烯/丙烯共聚物、苯乙烯/丁二烯共聚物、丁二烯/辛烯共聚物、丁二烯/己烯共聚物、丁二烯/丁烯共聚物、丁二烯/丙烯共聚物、丁二烯/苯乙烯共聚物、或其两种或更多种的组合的共聚物。

6.权利要求5所述的方法，其中所述乙烯的共聚物包括乙烯/辛烯共聚物、乙烯/己烯共聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/丙烯共聚物、乙烯/苯乙烯共聚物、乙烯/丁二烯共聚物、或其两种或更多种的组合。

7.权利要求1-6任一项所述的方法，其中所述加热的溶剂在至少100℃的温度下。

8.权利要求1-7任一项所述的方法，其中所述加热的溶剂是100-180℃的硫酸。

9.权利要求1-8任一项所述的方法，其中所述磺化反应在20-120℃的温度下进行。

10.权利要求1-9任一项所述的方法，其中所述磺化在所述聚合物是聚合物纤维、并且所述聚合物纤维处于0-22MPa的张力下时进行，用加热的溶剂处理在所述聚合物纤维处于0-25MPa张力下时进行，或碳化在所述聚合物纤维处于0-14MPa张力下时进行。

11.权利要求1-10任一项所述的方法，其中所述磺化、用加热的溶剂处理、和所述碳化在所述聚合物处于大于1MPa的张力下时进行。

12.权利要求10或11所述的方法，其中在所述碳化步骤期间的张力与在所述磺化步骤中的不同。

13.权利要求1-12任一项所述的方法，其中所述碳化步骤在700-1,500℃的温度下进行。

14.权利要求1-13所述的方法，其包括：

a)用包含SO₃气体和干燥的惰性载气的磺化试剂磺化含聚乙烯的聚合物，其中所述磺化反应在50–100℃的温度下进行，以形成磺化聚合物；

b)用加热的溶剂处理所述磺化聚合物，其中所述溶剂的温度是100-180℃；和

c)通过将所生成的产物加热到500-3000℃的温度对其进行碳化；

其中步骤a)、b)和c)的至少一个在所述聚合物处于张力下时进行。

15.权利要求14所述的方法，其中所述加热的溶剂是DMSO、DMF或无机酸。

16.权利要求14或15所述的方法，其中所述含聚乙烯的聚合物是聚乙烯均聚物或聚乙烯共聚物，所述聚乙烯共聚物包括乙烯/辛烯共聚物、乙烯/己烯共聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/丙烯共聚物、一种或多种均聚物和一种或多种聚乙烯共聚物的混合物、或两种或更多种聚乙烯共聚物的组合。

17.权利要求14-16所述的方法，其中所述加热的溶剂是在115-160℃温度下的硫酸。

18.权利要求14-17所述的方法，其中步骤a)、b)和c)在所述聚合物处于大于1MPa的张力下时进行。

19.权利要求14-18所述的方法，其中所述加热的溶剂是在115-160℃温度下的浓硫酸。

20.根据权利要求1-19的方法制造的碳纤维。