聚丙烯腈基碳纤维及其前体材料制造技术

本发明专利技术提供一种聚丙烯腈基碳纤维前体材料，其具有下列化学式(I)。化学式(I)中，R为甲基、乙基或丙基，x+z＝0.5～20.0mol％，z≥0.5mol％，y＝99.5～80.0mol％。本发明专利技术还提供一种由上述碳纤维前体材料所制备的聚丙烯腈基氧化纤维及碳纤维。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种碳纤维，特别是一种聚丙烯腈(PAN)基碳纤维及其前体与前体材料。
技术介绍
依据美国能源部分析只要汽车部材由碳纤复材取代25%，就可因车体轻量化使得燃料的应用率提高30%，而可节省燃料达15%，无形中二氧化碳排放量就能降低20%以上。目前，全球的碳纤维生产聚丙烯腈(PAN)基碳纤维占90%，都是以湿式(溶剂)纺丝方式生产。而熔纺型(非溶剂)聚丙烯腈(PAN)基碳纤维具有低成本及环保的竞争优势，但是目前尚无法取得商品化纤维。依据J. A. Davidson等或S. R. Hutchinson等或T. Mukundan 等的报导可知，目前，想从PAN聚合物以熔融纺丝方式制作碳纤维原丝的困难在于=(I)PAN 聚合物中的共聚单体成份含量若太低(即AN，丙烯腈，成份含量太高)，纺丝过程会造成交联等反应，断丝率高，无法顺利卷取；( 若共聚单体成份含量太高(即AN成份含量太低)， 可以进行熔融纺丝，但是产品原丝进行后续的高温氧化反应时，需要更长的时间，会导致碳纤维产物的缺陷多、产率低、品质差等缺点。一般塑料用的聚丙烯腈(PAN)共聚物，必须具有恰当的共聚单体种类与比例，才适合本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种聚丙烯腈基碳纤维前体材料，具有下列化学式（Ｉ）：其中Ｒ为甲基、乙基或丙基；ｘ＋ｚ＝０．５～２０．０ｍｏｌ％；ｚ≥０．５ｍｏｌ％；ｙ＝９９．５～８０．０ｍｏｌ％；以及ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ｍｏｌ％。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯腈基碳纤维前体材料，具有下列化学式(I)2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维前体材料，其中R为甲基，x+z= 0.5 15. Omol%, ζ ^ 0. 5mol%，y = 99. 5 85. Omol%。3.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维前体材料，其中x+z= 10. O 20. Omol %， ζ 彡 1. Omol %，y = 90. O 80. Omol %。4.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维前体材料，其中x+z= 10. O 15. Omol %， ζ 彡 1. Omol %，y = 90. O 85. Omol %。5.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维前体材料，其中x+z= 0. 5 9. Omol%, ζ 彡 0. 5mol %，y = 99. 5 91. Omol %。6.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维前体材料，其中x+z= 0. 5 4. Omol%, ζ 彡 0. 5mol %，y = 99. 5 96. Omol %。7.一种制备聚丙烯腈基碳纤维的方法，包括提供制备熔纺型聚丙烯腈基碳纤维用的切片，即材料粒，或制备湿纺型聚丙烯腈基碳纤维用的纺丝液，其中该材料粒或该纺丝液包括根据权利要求1项所述的聚丙烯腈基碳纤维前体材料；对该材料粒或该纺丝液进行纺丝，以形成纤维原丝，即前体； 对该纤维原丝进行氧化，以形成氧化纤维；以及对该氧化纤维进行热处理，以形成聚丙烯腈基碳纤维。8.根据权利要求7所述的聚丙烯腈基碳纤维，其中该纺丝包括熔融纺丝或湿式纺丝。9.根据权利要求8所述的聚丙烯腈基碳纤维，其中该熔融纺丝的温度介于160 230 °C。10.根据权利要求8所述的聚丙烯腈基碳纤维，其中经由该熔融纺丝形成的该纤维原丝的强度介于1. 5 3. 5g/den。11.根据权利要求8所述的聚丙烯腈基碳纤维，其中经由该熔融纺丝形成的该纤维原丝的伸长率介于30. O 10.0%。12.根据权利要求7所述的聚丙烯腈基碳纤维，其中该纺丝液是通过二甲基亚砜、N， N-二甲基甲胺或N，N...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏腾芳，陈俊智，陈钰婷，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71