一种大直径高强中模碳纤维、高强高模碳纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种大直径聚丙烯腈(PAN)基高强中模、高强高模碳纤维的制备方法。本发明专利技术采用干湿法纺丝制备大直径原丝，原丝在高于空气中氧气体积浓度的预氧化气体氛围中进行预氧化处理，得到径向光密度值基本相同的“均质预氧纤维”，后经低温碳化、高温碳化制得大直径高强中模碳纤维，直径在8.5～10μm、强度5.40～6.30GPa，模量280～330GPa；再经较常规处理时间更长的高温石墨化处理制得大直径高强高模碳纤维,直径在7～10μm，强度3.90～5.70GPa，模量380～688GPa。本发明专利技术制得的大直径高强中模或高强高模碳纤维，增大了碳纤维直径，有效提高了纤维的准直性，改善了复合材料制备中纤维的树脂浸润性，最终提升复合材料的力学性能。

A preparation method of large diameter high strength medium modulus carbon fiber and high strength high modulus carbon fiber

【技术实现步骤摘要】
一种大直径高强中模碳纤维、高强高模碳纤维的制备方法
本专利技术涉及一种高强中模或高强高模特征的大直径碳纤维的制备方法，属于纤维

技术介绍
聚丙烯腈(PAN)基碳纤维是近些年来用量最大、发展最迅速、应用最广泛的新型高强度材料之一，有着“新材料之王”的美誉。碳纤维凭借其轻质、高强、高模、导电、导热、耐高温、耐腐蚀等一系列优异的性能，而被广泛应用于航天航空、国防军工、建筑补强、石油化工和休闲体育等领域。碳纤维根据其强度、模量和体密度等性能的不同分为高强型，高强中模型，高模型，高强高模型等。本专利技术所涉及的高强中模和高强高模型碳纤维，通常高强中模的性能范围为：强度5.30～5.70GPa，模量280～300GPa；而高强高模性能范围为：强度3.90～4.90GPa，模量350～650GPa，因为其兼具高强度和高刚性、尺寸稳定性好的特性，可在航空航天、国防军工等特殊领域广泛应用。现有大直径高强度碳纤维制备工艺通常采用空气作为原丝预氧化氛围，然而氧气的扩散和反应需要时间，实际工作中通过延长预氧化时间的方式，减小预氧纤维的径向结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大直径高强中模碳纤维的制备方法，包括采用干湿法纺丝制备大直径原丝，原丝经预氧化、低温碳化、高温碳化制得，其特征在于：通过提高所述预氧化气体氛围中氧气的体积浓度，使得预氧纤维径向光密度值基本相同。/n

【技术特征摘要】
1.一种大直径高强中模碳纤维的制备方法，包括采用干湿法纺丝制备大直径原丝，原丝经预氧化、低温碳化、高温碳化制得，其特征在于：通过提高所述预氧化气体氛围中氧气的体积浓度，使得预氧纤维径向光密度值基本相同。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的预氧化气体氛围为氮气和氧气的混合气，氧气的体积浓度为22～35％。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述预氧化采用梯度升温法，起始温度为200℃～230℃，终止温度为250℃～280℃，预氧化时间为50～90分钟，拉伸倍率1.00～1.20倍。


4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于：所述的低温碳化温度为350～850℃，时间为0.5～5分钟，相对拉伸倍率为1.02～1.07倍。


5.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，所述的高温碳化采用高纯氮气保护，高温碳化温度为1500～1700℃，时间为0.5～3分钟，相对拉伸倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐樑华，王一苇，王宇，王云峰，高爱君，李常清，童元建，赵振文，曹维宇，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11