[发明专利]一种高强度高模量碳纤维及其制备方法有效
| 申请号： | 201810311440.7 | 申请日： | 2018-04-09 |
| 公开（公告）号： | CN108642605B | 公开（公告）日： | 2020-08-04 |
| 发明（设计）人： | 钱鑫;陈礼群;支建海;张永刚;王雪飞;李德宏;宋书林 | 申请（专利权）人： | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 |
| 主分类号： | D01F9/22 | 分类号： | D01F9/22;D01F11/16 |
| 代理公司： | 杭州天勤知识产权代理有限公司 33224 | 代理人： | 刘诚午 |
| 地址： | 315201 浙江*** | 国省代码： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 强度 高模量 碳纤维 及其 制备 方法 | ||
1.一种高强度高模量碳纤维的制备方法，其特征在于，包括：
(1)以纤维体密度作为结构性能指标，采用预氧化炉对前驱体纤维进行六温区预氧化处理，得到预氧化纤维；各温区预氧化处理的温度分别为180～210℃、200～225℃、210～230℃、220～235℃、230～250℃和240～260℃，各温区纤维牵伸倍率分别为1.0％～3.0％、-2.0％～-0.5％、-2.0％～-0.5％、-2.0％～-0.5％、-2.0％～-0.5％和-2.0％～-1.0％；各温区纤维停留时间均为12～20min；各温区纤维体密度增加梯度为0.01～0.02g/cm3，所述预氧化纤维的体密度为1.35～1.40g/cm3；
(2)使用低温碳化炉对预氧化纤维进行六温区的低温碳化处理后，再使用高温碳化炉对低温碳化纤维进行五温区高温碳化处理，制备得到碳纤维；
(3)采用高温石墨化炉对碳纤维进行超高温石墨化处理，制备得到所述的高强度高模量碳纤维；所述高强度高模量碳纤维的拉伸强度≥4.2Gpa，拉伸模量≥500Gpa。
2.根据权利要求1所述的高强度高模量碳纤维的制备方法，其特征在于，所述前驱体纤维为聚丙烯腈纤维，采用湿法、干法或干喷湿法制备得到，纤维丝束规格为1～48K。
3.根据权利要求1所述的高强度高模量碳纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，低温碳化处理阶段，各温区低温碳化处理的温度分别为300～450℃、400～550℃、500～600℃、550～750℃、650～850℃和750～900℃，纤维总牵伸倍率为4.0％～8.0％，纤维停留时间为2～10min。
4.根据权利要求1所述的高强度高模量碳纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，高温碳化处理阶段，各温区高温碳化处理的温度分别为1000～1200℃、1150～1250℃、1200～1350℃、1300～1450℃和1350～1500℃，纤维总牵伸倍率为-5.0％～-1.0％，纤维停留时间为3～8min。
5.根据权利要求1所述的高强度高模量碳纤维的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，超高温石墨化处理采用单温区，温度为2300～2900℃，纤维牵伸倍率为3.0％～7.0％，纤维停留时间为2～7min。
6.一种高强度高模量碳纤维，其特征在于，由权利要求1～5任一项所述方法制备得到。
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