The invention discloses a method for improving the preparation of lignin based carbon fiber strength, the lignin based carbon fiber is based on lignin degradation, oxidation, polymerization, spinning, preoxidation, densification and carbonization; the preparation method of the lignin of reassortment, lignin the structure of units arranged orderly, branched, stable structure; the densification process of repair defect structure fiber and further increase the yarn density, thereby improving the lignin based carbon fiber tensile strength and modulus, the method is simple, reliable and practical, can significantly improve the lignin based carbon fiber strength.
【技术实现步骤摘要】
一种提高木质素基碳纤维强度的制备方法
本专利技术涉及碳纤维材料领域,具体涉及一种提高木质素基碳纤维强度的制备方法。
技术介绍
碳纤维(carbonfiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好,导电导热性能好、电磁屏蔽性好等,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代特种增强纤维。目前,工业化生产碳纤维按原料路线主要可分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类。但随着碳纤维在更多领域的广泛应用,碳纤维的需求量也在不断增加,而碳纤维原材料多为不可再生资源,且制备工艺复杂、耗能大,造成碳纤维的生产成本高,碳纤维的大规模应用也因此受到限制。人们为了降低碳纤维生产成本,使碳纤维可以在更多领域被应用,对碳纤维的原材料和制备工艺技术进行了拓展、改进。现有研究技术表明,可持续、低成本的木质素同样可用于制备碳纤维,从而解决了碳纤维原材料成本高、不可再生的缺陷,使碳纤维可以被大量生产和应用;然而,由于木质素基碳纤维在制备方法或配方上的不完善,导致制备得到的木质素基碳纤维中片状石墨微晶排列不均匀、密实度差、表面粗糙等问题,进而使木质素基碳纤维存在抗拉强度和模量差的问题,限制了 ...
【技术保护点】
一种提高木质素基碳纤维强度的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将木质素用生物酶进行降解处理;(2)在降解后的木质素中加碱进行反应,反应完成后加入氧化剂进行氧化处理;(3)在氧化处理后的木质素中加入有机酸进行聚合反应,反应完成后得预处理木质素;(4)将预处理木质素与成核剂混合均匀后进行熔融纺丝,得木质素基碳纤维原丝;(5)将木质素基碳纤维原丝进行预氧化;(6)将经过预氧化处理后的木质素基碳纤维原丝在温度为350‑370℃,压力为负压的条件下进行致密化处理2‑5h;(7)将经过致密化处理的木质素基碳纤维原丝进行碳化处理,得到高强度木质素基碳纤维;所述的生物酶为木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶中的一种或多种;所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或多种;所述的氧化剂为次氯酸盐;所述的有机酸为柠檬酸、酒石酸、甲酸中的一种或多种。
【技术特征摘要】
1.一种提高木质素基碳纤维强度的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将木质素用生物酶进行降解处理;(2)在降解后的木质素中加碱进行反应,反应完成后加入氧化剂进行氧化处理;(3)在氧化处理后的木质素中加入有机酸进行聚合反应,反应完成后得预处理木质素;(4)将预处理木质素与成核剂混合均匀后进行熔融纺丝,得木质素基碳纤维原丝;(5)将木质素基碳纤维原丝进行预氧化;(6)将经过预氧化处理后的木质素基碳纤维原丝在温度为350-370℃,压力为负压的条件下进行致密化处理2-5h;(7)将经过致密化处理的木质素基碳纤维原丝进行碳化处理,得到高强度木质素基碳纤维;所述的生物酶为木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶中的一种或多种;所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或多种;所述的氧化剂为次氯酸盐;所述的有机酸为柠檬酸、酒石酸、甲酸中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的生...
【专利技术属性】
技术研发人员:李红梅,
申请(专利权)人:德阳力久云智知识产权运营有限公司,
类型:发明
国别省市:四川,51
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