[发明专利]一种采用间歇式方法制备沥青基碳纤维的方法

说明书

一种采用间歇式方法制备沥青基碳纤维的方法，将纺丝工序纺出的原丝匀速落入丝筐内，然后将装有原丝的丝筐放入不熔化炉内，整个过程保持丝筐水平移动，然后向不熔化炉充入压缩空气，进行不熔化处理；向炭化炉内充入惰性气，对经间歇不熔化处理后的沥青基不熔化纤维进行炭化处理，得到沥青基碳纤维。本发明可以有效规避连续式的丝束受损、性能波动、效率低下、成本较高的缺点，灵活控制生产活动，又可以保证产品的性能和质量。

技术领域

本发明属于高性能沥青基碳纤维制造技术领域，涉及一种采用间歇式方法制备沥青基碳纤维的方法。

背景技术

与聚丙烯腈基PAN碳纤维相比，高性能沥青基碳纤维的制备存在较多难点，其中最大的难点在于沥青基原丝非常脆弱，性能较差，强度及韧性很低，非常容易受损，在生产过程中易发生起毛断裂等现象，无法像PAN基原丝一样进行机械规模化生产，使得制造成本上升，大大制约了沥青基碳纤维的发展及应用。

连续式运行依靠驱动罗拉带动丝束在不熔化炉内来回往复行进，丝束全程接触金属罗拉，为了抵抗自身重力，纤维依靠摩擦和牵伸来保持直线运行，不仅受到设备的磨损，还承受牵伸力，丝束表面及内部极容易受到损伤，沥青基原丝本来就脆弱，经过这种方式的不熔化处理后，纤维单丝易发生断裂，产生毛丝甚至断丝，即使不断，丝束也是伤痕累累，最终的碳纤维性能，尤其是强度，受到很大影响，毛丝的产生使得线密度在长程范围内波动较大。为了减少磨损，只能降低运行速度，但是却影响生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用间歇式方法制备沥青基碳纤维的方法，采用间歇生产的方式，避免脆弱的纤维接触机械设备受到损伤，减少毛丝，杜绝断丝现象，提高产品性能和质量。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种采用间歇式方法制备沥青基碳纤维的方法，包括以下步骤：

1)间歇不熔化

将纺丝工序纺出的原丝匀速落入丝筐内，然后将装有原丝的丝筐放入不熔化炉内，整个过程保持丝筐水平移动，然后向不熔化炉充入压缩空气，进行不熔化处理；

2)间歇炭化

向炭化炉内充入惰性气体，对经间歇不熔化处理后的沥青基不熔化纤维进行炭化处理，得到沥青基碳纤维。

本发明进一步的改进在于，不熔化处理的温度为(220～350)℃，时间为(10～120)min。

本发明进一步的改进在于，以(0.5～5)℃/min的升温速率自室温升温至(220～350)℃。

本发明进一步的改进在于，炭化处理的温度为(600～1600)℃，时间为(5～60)min。

本发明进一步的改进在于，以(2～10)℃/min的升温速率自室温升温至(600～1600)℃。

本发明进一步的改进在于，在升温过程中，当温度超过400℃时进行惰性气体保护。

本发明进一步的改进在于，该方法制得的沥青基碳纤维拉伸强度达800MPa以上，模量150GPa以上，断裂延伸率达到0.5％以上，体密度在1.8g/cm³以上。