[发明专利]具有改善的强度和模量的碳纤维及其相关制造方法和设备

摘要

本发明涉及具有高的抗拉强度和弹性模量的碳纤维。本发明还提供制造所述碳纤维的方法和设备。该方法包括使前体纤维行进通过氧化炉，在氧化炉中使纤维在氧化气氛下经受可控拉伸，其中拉力负荷分布在穿行氧化炉的多条路径中，由此允许实现较高的累积拉伸。该方法还包括使纤维在两条或更多条路径中经受可控拉伸，拉伸量足以使纤维在所述两条或更条路径中的每条路径中经历一次或多次转变。本发明还涉及具有多个串联联动主动辊的氧化炉，所述主动辊可彼此独立地驱动，使得在多条路径中的每条路径中施加于纤维的拉伸量可独立地控制。

主权项

一种碳纤维，该碳纤维如下制造：通过使纤维在多条路径中暴露于处于高温的氧化气氛，来稳定碳纤维前体聚合物，以生成氧化纤维；使所述纤维在至少两条所述路径中经受介于10％至30％之间的％拉伸；使所述氧化纤维通过温度介于约400℃至800℃之间的炉体；以及通过使所述纤维通过温度介于1300℃至1500℃之间的炉体而使纤维碳化，其中所述碳纤维具有至少1000ksi的抗拉强度和至少50Msi的弹性模量。