[发明专利]一种聚丙烯腈基高性能碳纤维的制备方法

摘要

本发明公开了一种聚丙烯腈基高性能碳纤维的制备方法，涉及高性能碳纤维技术领域，一种聚丙烯腈基高性能碳纤维的制备方法，包括以下步骤制成：(1)聚丙烯腈粉末预处理；(2)聚丙烯腈纺丝原液制备；（3）聚丙烯腈原丝制备；（4）聚丙烯腈基碳纤维；能够大幅度的提高聚丙烯腈基碳纤维的拉伸强度与拉伸模量得到显著的提高，进而扩大了聚丙烯腈基碳纤维的应用领域。

主权项

1.一种聚丙烯腈基高性能碳纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤制成：(1)聚丙烯腈粉末预处理：将聚丙烯腈粉末按60‑80g：150mL的比例添加到衣康酸溶液中，保持衣康酸溶液的温度为30‑35℃，同时采用超声波进行处理，10‑15min后进行过滤，将聚丙烯腈粉末过滤后，将聚丙烯腈粉末采用去离子水浸泡3‑5min，然后过滤，完成后再将其置于温度为60‑70℃的条件下干燥处理20min后，再将聚丙烯腈粉末放入硅烷偶联剂水溶液中浸泡处理，加热保持硅烷偶联剂水溶液的温度为30‑32℃，40min后过滤，然后将滤出的聚丙烯腈粉末采用喷射式大气低温等离子体表面处理机进行处理，处理时间为12‑15s，处理距离为35‑38mm，处理功率为800W；(2)聚丙烯腈纺丝原液制备：将聚丙烯腈粉末加热至50℃，保温30‑40min，然后再升温至55℃，保温2‑3小时,再过250‑300目筛，将有机溶剂温度调节至1‑3℃，保温30min，然后再按80‑100g：400‑450mL的比例将聚丙烯腈粉末添加到有机溶剂中,继续在1‑3℃下保温50‑60min,并以1500r/min转速搅拌，然后再添加聚丙烯腈粉末质量5‑8%的活化纳米绢云母，以5℃/10s快速升温至75.5‑75.8℃，保温80‑90s，然后继续升温至85‑88℃，恒温3.5‑4.5小时，以1800r/min转速搅拌40min，即得；（3）聚丙烯腈原丝制备：通过干湿法纺丝的工艺，将聚丙烯腈纺丝原液通过喷丝板进行喷出，经空气下充分暴露10min，后进入凝固洗浴固化，脱除溶剂后进行两道水浴拉伸，在250℃下进行定长干燥致密化，最后进行120℃蒸汽下拉伸定型处理，干燥后得到聚丙烯腈基纤维原丝；（4）聚丙烯腈基碳纤维：将上述纤维原丝在惰性气体条件下，1200‑1250℃范围内进行碳化处理1.5‑1.8min，总牵伸为0.1‑1.5％，得到所述聚丙烯腈基碳纤维。