[发明专利]一种高强高导热高模量沥青基碳纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种高强高导热高模量沥青基碳纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)以中间相沥青为原料，经熔融纺丝制备得到纤维直径为10μm～30μm的沥青基原丝；

2)将步骤1)制得的沥青基原丝卷绕收丝后，依次经过主动放丝、热辊干燥处理、不熔化处理、三级碳化处理、预石墨化处理、石墨化处理、上浆干燥及最终卷绕收丝，制备得到高强高导热高模量沥青基碳纤维；

所述不熔化处理是在温度为240℃～350℃、牵伸为0.1％～2％、压缩空气流量为0.1m³/h～10m³/h的条件下进行，处理时间为700s～2000s；

所述三级碳化处理具体是指将经不熔化处理后的纤维依次经过低温碳化处理、中温碳化处理及高温碳化处理；其中，低温碳化处理和中温碳化处理过程中设置5个温区；高温碳化处理过程中设置4个温区；

低温碳化处理是在氮气气氛下，于400℃～700℃、牵伸-1％～-2％的条件下，处理200s～500s；中温碳化处理是在氮气气氛下，于800℃～1200℃、牵伸-1％～-2％的条件下，处理200s～500s；高温碳化处理是在氮气气氛下，于1200℃～1800℃、牵伸0.5％～1.5％的条件下，处理200s～400s；

所述预石墨化处理是在氩气气氛下，于2100℃～2300℃、牵伸0.5％～1％的条件下，处理100s～200s；

从主动放丝操作到最终卷绕收丝过程中，设备运行流水线的整线运行速率为0.15m/min～1m/min；

所述热辊干燥处理是在150℃～220℃下，处理500s～900s。

2.根据权利要求1所述的高强高导热高模量沥青基碳纤维的制备方法，其特征在于，所述石墨化处理温度是在氩气气氛下，于2600℃～2800℃、牵伸1％～1.5％的条件下，处理100s～200s。

3.根据权利要求1所述的高强高导热高模量沥青基碳纤维的制备方法，其特征在于，所述上浆干燥采用环氧树脂基上浆剂进行上浆处理，纤维上浆率控制在1.0％～3.0％；干燥是在150℃～200℃下进行。

4.采用权利要求1～3中任意一项所述的制备方法制得的高强高导热高模量沥青基碳纤维，其特征在于，该高强高导热高模量沥青基碳纤维的拉伸强度在3300～3442MPa、模量在800～834GPa、导热在500～521W/m*K、体密度为2.18g/cm³。