Pan基高强高模碳纤维的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种PAN基高强高模碳纤维，属于化学纤维技术领域。
【背景技术】
[0002]碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。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“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，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，是新一代增强纤维。不过现有的碳纤维的性能还不够完善，影响了它的大规模推广应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种PAN基高强高模碳纤维。
[0004]本发明的PAN基高强高模碳纤维，所述的PAN基高强高模碳纤维通过下列步骤制备而成:
1)制备聚丙烯睛纺丝原液
以AN丙纟布臆.MA丙纟布酸甲酷.1A衣康酸为原料进彳丁聚合反应，制备聚丙纟布臆共聚物，再经过脱除单体后即得聚丙烯睛纺丝原液；
2)聚丙烯腈纤维的纺丝
聚合物脱单脱泡后经过滤喷丝，喷丝头出来的原液细流在0°C左右的凝固浴中冷却成型，成型后的凝胶丝条采用60°C左右的纯水进行水洗；
3)原丝牵伸
水洗后的原丝依次进行多段热水牵伸、给丝上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、蒸汽定型和干燥致密化,得到PAN原丝；
4)制备PAN碳纤维
PAN原丝预氧化后，分别经低中温碳化、高温碳化后进行上浆，烘干后得到成品PAN碳纤维；
5)表面处理
以碳酸氢铵溶液为电解液，对PAN碳纤维进行电化学氧化表面处理；
6)卷曲得到PAN碳纤维成品。
[0005]所述的步骤I)中，AN丙烯腈:MA丙烯酸甲酯:IA衣康酸的重量比为95:3:2 ；所述的聚合反应在60°C常压条件下进行；脱除单体是在40°C负压条件下进行；
所述的步骤2)中，所述的水洗为55°C的纯水；
所述的步骤3)中，所述的多段热水牵伸是在85°C、90°C、95°C多段热水中进行牵伸；所述的步骤4)中，低中温碳化的温度为500?800°C，碳化时间为4-6min，高温碳化的温度为1000?1500°C，碳化时间为0.5-2min。
[0006]本发明的PAN基高强高模碳纤维具有高强度高模量的特点。
【具体实施方式】
[0007]实施例1
本发明的PAN基高强高模碳纤维，通过下列步骤制备而成:
1)制备聚丙烯睛纺丝原液
以AN丙纟布臆.MA丙纟布酸甲酷.1A衣康酸为原料进彳丁聚合反应，制备聚丙纟布臆共聚物，再经过脱除单体后即得聚丙烯睛纺丝原液；
2)聚丙烯腈纤维的纺丝
聚合物脱单脱泡后经过滤喷丝，喷丝头出来的原液细流在0°C左右的凝固浴中冷却成型，成型后的凝胶丝条采用60°C左右的纯水进行水洗；
3)原丝牵伸
水洗后的原丝依次进行多段热水牵伸、给丝上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、蒸汽定型和干燥致密化,得到PAN原丝；
4)制备PAN碳纤维
PAN原丝预氧化后，分别经低中温碳化、高温碳化后进行上浆，烘干后得到成品PAN碳纤维；
5)表面处理
以碳酸氢铵溶液为电解液，对PAN碳纤维进行电化学氧化表面处理；
6)卷曲得到PAN碳纤维成品。
[0008]所述的步骤I)中，AN丙烯腈:MA丙烯酸甲酯:IA衣康酸的重量比为95:3:2 ；所述的聚合反应在60°C常压条件下进行；脱除单体是在40°C负压条件下进行；
所述的步骤2)中，所述的水洗为55°C的纯水；
所述的步骤3)中，所述的多段热水牵伸是在85°C、90°C、95°C多段热水中进行牵伸；所述的步骤4)中，低中温碳化的温度为500?800°C，碳化时间为4-6min，高温碳化的温度为1000?1500°C，碳化时间为0.5-2min。
【主权项】
1.PAN基高强高模碳纤维，其特征在于，所述的PAN基高强高模碳纤维通过下列步骤制备而成: 1)制备聚丙烯睛纺丝原液 以AN丙纟布臆.MA丙纟布酸甲酷.1A衣康酸为原料进彳丁聚合反应，制备聚丙纟布臆共聚物，再经过脱除单体后即得聚丙烯睛纺丝原液； 2)聚丙烯腈纤维的纺丝 聚合物脱单脱泡后经过滤喷丝，喷丝头出来的原液细流在0°C左右的凝固浴中冷却成型，成型后的凝胶丝条采用60°C左右的纯水进行水洗； 3)原丝牵伸 水洗后的原丝依次进行多段热水牵伸、给丝上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、蒸汽定型和干燥致密化,得到PAN原丝； 4)制备PAN碳纤维 PAN原丝预氧化后，分别经低中温碳化、高温碳化后进行上浆，烘干后得到成品PAN碳纤维； 5)表面处理 以碳酸氢铵溶液为电解液，对PAN碳纤维进行电化学氧化表面处理； 6)卷曲得到PAN碳纤维成品； 所述的步骤I)中，AN丙烯腈:MA丙烯酸甲酯:IA衣康酸的重量比为95:3:2 ;所述的聚合反应在60°C常压条件下进行；脱除单体是在40°C负压条件下进行； 所述的步骤2)中，所述的水洗为55°C的纯水； 所述的步骤3)中，所述的多段热水牵伸是在85°C、90°C、95°C多段热水中进行牵伸； 所述的步骤4)中，低中温碳化的温度为500?800°C，碳化时间为4-6min，高温碳化的温度为1000?1500°C，碳化时间为0.5-2min。
【专利摘要】本发明提供了一种PAN基高强高模碳纤维，所述的PAN基高强高模碳纤维通过下列步骤制备而成：1）制备聚丙烯睛纺丝原液；2）聚丙烯腈纤维的纺丝；3）原丝牵伸；4）制备PAN碳纤维；5）表面处理；6）卷曲得到PAN碳纤维成品。本发明的PAN基高强高模碳纤维具有高强度高模量的特点。
【IPC分类】C08F220-46, D01D5-06, C08F222-02, D01F9-22, D01F11-12, D01D10-06, C08F220-14, D01D5-14, D01F6-38
【公开号】CN104630937
【申请号】CN201510072166
【发明人】朱爱民
【申请人】南通市苏中纺织有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月12日