[发明专利]油酸/丙烯腈共聚物基碳纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种油酸/丙烯腈共聚物基碳纤维的制备方法，至少包括如下步骤：(1)通过乳液聚合法制备油酸/丙烯腈的无规共聚物；(2)将油酸/丙烯腈的无规共聚物溶解于有机溶剂中，制得静电纺丝溶液；(3)将静电纺丝溶液进行静电纺丝，得到油酸/丙烯腈共聚物基碳纤维前驱体；(4)将油酸/丙烯腈共聚物基碳纤维前驱体先后进行热处理和碳化处理，得到油酸/丙烯腈共聚物基碳纤维。本发明中油酸/丙烯腈共聚物基碳纤维具有较好拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂伸长率。

技术领域

本发明涉及一种制备碳纤维的方法，特别涉及一种油酸/丙烯腈共聚物基碳纤维的制备方法。

背景技术

碳纤维是一种常规的电损耗电磁波吸收剂，当电磁波入射至碳纤维表面时，介质内部产生电子和界面极化效应，产生感应电流，交变磁场和电场的变化产生涡流，从而使电磁波转化为内能，从而达到降低电磁波的反射率的效果。随着现代通信技术、军事科学、信息安全技术的不断发展，电磁吸波材料在电磁防护、雷达隐形、微波暗室等各个行业都得到了广泛应用

碳纤维由超过90w％的碳原子组成，是一种性能优良的纤维材料。其具有较高的抗张，抗压强度，高模量、低密度、导电、传热、良好的耐腐蚀性能和热稳定性等特殊性能。

聚丙烯腈碳纤维是以聚丙烯腈纤维为原料制成的碳纤维，主要作复合材料用增强体。无论均聚或共聚的聚丙烯腈纤维都能制备出碳纤维。为了制造出高性能碳纤维并提高生产率，工业上常采用共聚聚丙烯腈纤维为原料。对原料的要求是：杂质、缺陷少；细度均匀，并越细越好；强度高，毛丝少；纤维中链状分子沿纤维轴取向度越高越好，通常大于80％；热转化性能好。虽然聚丙烯腈碳纤维具有很多的优点且已广泛用在各个领域，但是，聚丙烯腈碳纤维的断裂伸长率与其他材料相比而言较低。

因此需要通过改进现有的聚丙烯腈碳纤维的制备方法，以增强聚丙烯腈碳纤维的断裂伸长率，拓宽聚丙烯腈碳纤维的发展和应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种油酸/丙烯腈共聚物基碳纤维的制备方法。

本发明提供了一种油酸/丙烯腈共聚物基碳纤维的制备方法，至少包括如下步骤：

(1)通过乳液聚合法制备油酸/丙烯腈的无规共聚物；

(2)将油酸/丙烯腈的无规共聚物溶解于有机溶剂中，制得静电纺丝溶液；

(3)将静电纺丝溶液进行静电纺丝，得到油酸/丙烯腈共聚物基碳纤维前驱体；

(4)将油酸/丙烯腈共聚物基碳纤维前驱体先后进行热处理和碳化处理，得到油酸/丙烯腈共聚物基碳纤维。

在一种优选地实施方式中，所述油酸/丙烯腈的无规共聚物的制备方法包括以下步骤：

(a)将油酸、丙烯腈、乳化剂、引发剂、水在容器A中搅拌，得到预乳液；(b)取出10～30wt％的预乳液与水混合后于容器B中反应，得到种子乳液；(c)待容器B中的反应引发后，将容器A中剩余的预乳液加入到容器B中加入到容器B中反应；(d)反应完毕后冷却，过滤，即得。

在一种优选地实施方式中，所述油酸/丙烯腈的无规共聚物中油酸与丙烯腈的重量比为：(1～5)：10。

在一种优选地实施方式中，所述油酸/丙烯腈的无规共聚物中油酸与丙烯腈的重量比为：3：10。

在一种优选地实施方式中，所述有机溶剂选自：N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二乙基乙酰胺、N，N-二丙基乙酰胺、N，N-二甲基苯甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙腈中的任意一种或几种组合。

在一种优选地实施方式中，所述步骤(2)中静电纺丝溶液中油酸/丙烯腈的无规共聚物的质量分数为5～25wt％。