[发明专利]一种基于快速纺丝和高纤度原丝的中模碳纤维制备方法

摘要

一种基于快速纺丝和高纤度原丝的中模碳纤维制备方法,本发明涉及高性能碳纤维的制备方法领域；它的制备方法如下：将PAN原丝放入预氧化炉中进行预氧化反应，得到密度为1.33～1.36g/cm³的预氧化纤维体；将预氧化纤维体放入低温碳化炉中进行低温碳化，得到低温碳化纤维体；将低温碳化纤维体放入高温碳化炉中进行高温碳化处理，碳化后最终得拉伸强度在4500～5100MPa，拉伸模量在270～310GPa，单丝直径为6-10μm的碳纤维。实现碳纤维拉伸模量和强度的同步提升，解决了中模碳纤维拉伸强度下降和成本居高的关键问题。

主权项

一种基于快速纺丝和高纤度原丝的中模碳纤维制备方法，其特征在于：它的制备方法如下：步骤1)：将高分子量、高固含量和高粘度的聚合原液，经脱单、脱泡和氨化处理后，高压过滤除去微凝胶和杂质；步骤2)：将步骤1)得到的原液由喷丝头喷出后，给予其2‑5倍的正牵伸，细流在单轴向牵伸力的作用下实现分子链取向和细旦化，然后在低温、低浓的凝固浴中进行双扩散和相分离，形成初生纤维；步骤3)：将步骤2)得到的初生纤维进行水洗、水牵、致密化后，然后实施蒸汽牵伸，得到碳纤维原丝；步骤4)：将步骤3)得到的规格为12K/24K、纤度为0.9～2.0dtex的PAN原丝放入预氧化炉中进行预氧化反应，预氧化温度在230～270℃，牵伸率为‑15～0%，预氧化时间为40～60min，得到密度为 1.33～1.36g/cm³的预氧化纤维体；步骤5): 将步骤4)中密度为1.33～1.36g/cm³的预氧化纤维体放入低温碳化炉中进行低温碳化，低温碳化的温度为400～800℃，牵伸率为0～5%，低温碳化时间为40～120s，得到低温碳化纤维体，并丝等级为1级；步骤6): 将步骤5)中的低温碳化纤维体放入高温碳化炉中进行高温碳化处理，牵伸率为‑2～‑6%，高温碳化时间为30～80s，碳化后最终得拉伸强度在4500～5100MPa，拉伸模量在270～310GPa，单丝直径为6‑10μm的碳纤维。