[发明专利]碳纤维及其制造方法

权利要求书

1.聚丙烯腈系碳纤维，其线束弹性模量为360GPa以上、线束强度为3.5GPa以上且单纤维直径为6.0μm以上，使一端为固定端、另一端为能相对纤维束的轴旋转的自由端时，所述聚丙烯腈系碳纤维中残存的捻度为2个捻回/m以上，微晶尺寸Lc为2.2～3.5nm。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈系碳纤维，其中，单纤维弹性模量Es与线圈断裂负荷A满足式(1)的关系，所述单纤维弹性模量Es的单位是GPa，所述线圈断裂负荷A的单位是N，

A≥-0.0017×Es+1.02···式(1)。

3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯腈系碳纤维，其单纤维直径为6.0μm以上、捻度为20～80个捻回/m，线束弹性模量E与在450℃时的加热减量率为0.15％以下的条件下评价的结节强度B的关系满足式(2)，所述线束弹性模量E的单位是GPa，所述结节强度B的单位是MPa，

B≥6.7×10⁹×E^-2.85···式(2)。

4.根据权利要求1或2所述的聚丙烯腈系碳纤维，其总纤度为850g/km以上。

5.根据权利要求1或2所述的聚丙烯腈系碳纤维，其线束弹性模量为440GPa以上。

6.根据权利要求1或2所述的聚丙烯腈系碳纤维，其碳纤维束表层的捻角为2.0～30.5°。

7.根据权利要求6所述的聚丙烯腈系碳纤维，其碳纤维束表层的捻角为4.8～10.0°。

8.根据权利要求1或2所述的聚丙烯腈系碳纤维，其单纤维直径为6.5μm以上。

9.根据权利要求1或2所述的聚丙烯腈系碳纤维，其单纤维直径为7.4μm以下。

10.根据权利要求1或2所述的聚丙烯腈系碳纤维，其中，微晶尺寸Lc与晶体取向度π₀₀₂满足式(3)的关系，所述微晶尺寸Lc的单位是nm，所述晶体取向度π₀₀₂的单位是％，

π₀₀₂≥4.0×Lc+73.2···式(3)。

11.根据权利要求1或2所述的聚丙烯腈系碳纤维，其中，线束弹性模量E与微晶尺寸Lc满足式(4)的关系，所述线束弹性模量E的单位是GPa，所述微晶尺寸Lc的单位是nm，

E×Lc^-0.5≥200(GPa/nm^0.5)···式(4)。

12.根据权利要求1或2所述的聚丙烯腈系碳纤维，其表面氧浓度O/C为0.05～0.50。

13.根据权利要求1或2所述的聚丙烯腈系碳纤维，其长丝数为10,000根以上。

14.聚丙烯腈系碳纤维，其单纤维直径为6.0μm以上、捻度为5～80个捻回/m，线束弹性模量E与在450℃时的加热减量率为0.15％以下的条件下评价的结节强度B的关系满足式(2)，微晶尺寸Lc为2.2～3.5nm，所述线束弹性模量E的单位是GPa，所述结节强度B的单位是MPa，

B≥6.7×10⁹×E^-2.85···式(2)。

15.根据权利要求14所述的聚丙烯腈系碳纤维，其单纤维弹性模量或线束弹性模量为360GPa以上。