一种低成本聚乙烯基碳纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低成本聚乙烯基碳纤维的制备方法，先将聚乙烯、紫外光引发剂、交联剂与稳定剂搅拌混合均匀并充分分散，再进行熔融纺丝，得到紫外光敏感PE纤维；再对紫外光敏感PE纤维进行牵伸处理和退火处理，增强纤维的机械性能；再采用紫外光源辐照，使线型或轻度支链型的大分子转变成三维网状结构；最后进行碳化处理，得到低成本PE基碳纤维。本发明专利技术采用紫外辐照的方式交联PE大分子，缩短了PE基碳纤维原丝稳定化处理周期，提高碳纤维的生产效率，杜绝了高能射线以及高温浓硫酸的使用，具有碳纤维生产成本低、能耗低、工艺周期短、绿色环保等优势，易于工业化实施。易于工业化实施。易于工业化实施。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本聚乙烯基碳纤维的制备方法


[0001]本专利技术属于材料
，具体是一种低成本聚乙烯基碳纤维的制备方法。

技术介绍

[0002]碳纤维(CF)是一类由90％以上的碳元素组成的高性能纤维，具有高强度、高模量、耐高温等特性，广泛用于航空航天、轨道交通、海洋装备、压力容器、建筑桥梁、风电叶片、体育休闲用品等领域。
[0003]碳纤维的前驱体(原丝)主要有三种：聚丙烯腈(PAN)、沥青和再生纤维素纤维，其中PAN碳纤维兼具高强度和高模量的优点，占碳纤维总产量的90％，但其碳收率仅为45％，采用溶液纺丝方法成型，凝固浴浓缩、废溶剂回收处理等造成生产成本较高，难以满足风力发电、新能源汽车车架、高压气瓶、钻井平台、体育器材等领域大规模和低成本的应用要求。
[0004]聚乙烯(PE)是五大合成树脂之一，也是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种。PE基碳纤维在价格和供应方面比传统PAN
‑
CF更有优势，如高碳产量(约70％)，优异的可加工性和非常有竞争力的成本。然而，PE的熔点较低(130～135℃)，需要经过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本聚乙烯基碳纤维的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)制备紫外光敏感PE纤维：将聚乙烯、紫外光引发剂、交联剂与稳定剂搅拌混合均匀并充分分散，再进行熔融纺丝，得到紫外光敏感PE纤维；(2)牵伸处理和退火处理：对步骤(1)得到的紫外光敏感PE纤维进行牵伸处理和退火处理，提高纤维的取向度，同时消除内应力，增强纤维的机械性能，得到处理后的紫外光敏感PE纤维；(3)紫外光交联：采用紫外光源辐照步骤(2)得到的处理后的紫外光敏感PE纤维，使线型或轻度支链型的大分子转变成三维网状结构，得到交联PE纤维；(4)碳化：将交联PE纤维进行碳化处理，得到低成本PE基碳纤维。2.根据权利要求1所述的低成本聚乙烯基碳纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，各组分的质量比为：89.0～99.69wt％聚乙烯、0.1～5.0wt％紫外光引发剂、0.2～5.0wt％交联剂以及0.01～1.0wt％稳定剂，各组分质量之和为100％；熔融纺丝温度为150～220℃。3.根据权利要求1所述的低成本聚乙烯基碳纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚乙烯为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、交联聚乙烯或紫外光交联聚乙烯中的一种。4.根据权利要求1所述的低成本聚乙烯基碳纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述紫外光引发剂为六氯苯、氯菌酸酐、二苯甲酮、4
‑
氯二苯甲酮、4,4'
‑
二氯二苯甲酮、2
‑
甲基蒽醌、2
‑
乙基蒽醌、2
‑
氯蒽醌、四氯苯醌、二苄基硫醚、苯基亚砜、4
‑
乙酰基联苯、蒽酮、SandorayTM 1000、氯酸酐、4
‑
硝基苯甲酮或2
‑
氯苯酚酮中的一种。5.根据权利要求1所述的低成本聚乙烯基碳纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述交联剂为三聚氰酸三烯丙酯、三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三烯丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴祥，韩娜，孙志恒，王学晨，刘海辉，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：