:纺丝沥青的喹啉不溶物含量QI为25%、灰分为200ppm、软化点为240°C。可溶性热固性酚醛树脂为市售油溶性热固性酚醛树脂(180°C时的固化时间为45s).采用三个螺杆挤出机，所加物料按质量比算，取100份纺丝沥青、10份萘、3份三乙醇胺加入第一螺杆挤出机，加热至280°C融化，取100份可溶性热固性酚醛树脂和40份的100#溶剂油加入第二螺杆挤出机，加热至120°C，将第一、第二螺杆挤出机的融料分别从直径为2mm的模口熔融挤出获得条状熔融原料，将所得熔融原料共同加入第三螺杆挤出机，加热至180°C，停留时间为15s。
[0079]离心纺丝:纺丝原料经第三螺杆挤出机挤出，直接进入离心纺丝设备，纺丝温度240°C，离心转速lOOOOrpm，获得平均直径8 μ m，长度250mm的一次牵伸纤维。
[0080]热气流喷吹二次牵伸:将所述一次牵伸纤维直接甩入空气和水蒸气的混合气体组成的热喷吹气流中，热喷吹气流中，按质量比，空气、水蒸气混合比例为100:100，喷吹气体温度150°C，喷吹速度15m/s，获得平均直径1.6 μ m，长度230mm 二次牵伸纤维，将所得二次牵伸纤维通过负压吸附于纺丝设备底部的连续网带上，得到初步固化纤维，铺层面密度为0.5kg/m2。
[0081]固化:将所述初步固化纤维通过传输网带进入网带式氧化炉，氧化温度250°C，空气以lm/min速度穿透纤维层，氧化10h，获得固化纤维。
[0082]炭化:所述固化纤维传送至网带式连续炭化炉，在氮气气氛保护下，加热至900 °C，恒温lh，获得炭化纤维。
[0083]石墨化:将所述炭化纤维装入石墨化炉，在氩气气氛保护下，加热至2400°C，恒温lh，获得石墨化纤维。
[0084]所得碳纤维平均直径为1.2 μ m、平均长度为220_、抗拉强度为1.0GPa、抗拉模量为35GPa、热导率为3.8ff/m.k(径向)，氧化起始温度为630°C。
[0085]根据本发明的另一方面，还提供了一种利用上述制备方法制备得到的石墨化复合碳纤维。
[0086]如上所述，本发明提供了一种石墨化复合碳纤维及其制备方法，本发明优化了制备工艺，本发明有以下优点:
[0087]1.采用减粘后的纺丝沥青，再配合溶解的热固性酚醛树脂，使得纺丝原料的粘度大幅度降低，利于纤维的细化；
[0088]2.采用热固性树脂的低温加热、非热固性沥青的共混以及脱模剂的使用，大幅度降低物料纤维的结焦与树脂固化的几率；
[0089]3.采用盘式离心纺丝设备，避免了纺丝堵塞问题，有利于连续生产；
[0090]4.所得物料纤维通过离心、热气流牵伸，在牵伸的同时，物料中易挥发的组分(如减粘剂、溶剂)得到快速有效脱除并不至于留下缺陷；
[0091]5.对物料纤维的牵伸力由离心盘和气流喷吹提供，有利于纤维的超细化；
[0092]6.制备过程中，无需使用腐蚀性酸、有毒甲醛，工艺过程环保安全。
[0093]7.制造成本低廉。
[0094]应当理解的是，本发明的上述【具体实施方式】仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
【主权项】
1.一种石墨化复合碳纤维制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤SI，分步加料混合:按质量比，取5-300份纺丝沥青、2-30份芳烃减粘剂、0.5-10份高温脱模剂、100份可溶性热固性酚醛树脂、3-120份的可溶性热固性酚醛树脂溶剂，混合得到纺丝原料； 步骤S2，离心纺丝:将所述纺丝原料放入离心纺丝设备，经过加热离心纺丝，获得一次牵伸纤维； 步骤S3，热气流喷吹:将所述一次牵伸纤维放入热气流中进行喷吹，获得二次牵伸纤维，热气流为空气、水蒸汽混合气体，混合质量比为100 =10-150,温度120-250°C，喷吹速率为10-100m/S，将所述二次牵伸纤维通过负压吸附于网带上，得到初步固化纤维，铺层面密度 <lkg/m2; 步骤S4，固化、炭化和石墨化:将所述初步固化纤维依次经过固化、炭化和石墨化处理，获得石墨化复合碳纤维。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤SI进一步包括: 按质量比，取5-300份纺丝沥青、2-30份芳烃减粘剂、0.5-10份高温脱模剂，加入螺杆挤出机，加热至160-340°C熔融，并从直径1-3_的模口中挤出，得到第一融料；按质量比，取100份可溶性热固性酚醛树脂、3-120份的可溶性热固性酚醛树脂溶剂，加入螺杆挤出机，加热至50-150°C得到第二融料； 将第一、第二融料分别从模口挤出得到第一、第二条状熔融原料，将所述第一、第二条状熔融原料加入螺杆挤出机，加热至120-300°C，停留时间<20s，混合得到纺丝原料。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述离心纺丝设备是盘式离心纺丝设备，纺丝温度为180-320°C，离心盘直径大于等于300mm，离心转速为7000-15000rpmo4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述一次牵伸纤维的平均直径为8-15 μ m，长度为205-480mm ； 所述步骤S3中，所述二次牵伸纤维的平均直径为1.8-1.6 μ m，长度为100-230mm。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述纺丝沥青的喹啉不溶物含量QK40 %、灰分 <300ppm、软化点为 180-300°C。6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述芳烃减粘剂为萘、蒽、甲基萘中的一种或几种的混合物。7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述高温脱模剂为甲基硅油、全氟聚醚油、三乙醇胺、乙撑双硬质酰胺中的一种或几种的混合物。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括: 步骤S41，将所述初步固化纤维放入氧化温度为150-350°C，空气以0.l_3m/min速度穿透纤维层的环境下，氧化5-50h，获得固化纤维； 步骤S42，将所述固化纤维在惰性气氛保护下，加热至600-1400°C，恒温0.25_2h，获得炭化纤维； 步骤S43，将所述炭化纤维放入石墨化炉，在惰性气氛保护下，加热至1800-2800°C，恒温0.25-2h，获得石墨化复合纤维。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述固化的步骤中，所述惰性气氛的气体为氮气；所述炭化的步骤中，所述惰性气氛的气体为氩气。10.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于，所述石墨化碳复合纤维的平均直径为0.5-4 μ m、平均长度为0.l_120mm、抗拉强度为0.7-1.8GPa、抗拉模量为30_80GPa、热导率为l-5W/m.k(径向)，氧化起始温度为500-650°C。11.一种由上述1-10中任一项制备方法制备得到的石墨化复合纤维。
【专利摘要】本发明公开了一种石墨化复合碳纤维制备方法，所述方法通过分步加料混合、离心纺丝、热气流喷吹、固化、炭化和石墨化。本发明制得的石墨化复合碳纤维的平均直径为0.5-4μm、平均长度为0.1-120mm、抗拉强度为0.7-1.8GPa、抗拉模量为30-80GPa、热导率为1-5W/m·k(径向)，氧化起始温度为500-650℃，该石墨化复合碳纤维制作成本低廉，可广泛应用于保温隔热、活性吸附、摩擦等技术领域。
【IPC分类】D01F9/24, D01D5/18, D01D5/14, D01F9/145, D01F1/10
【公开号】CN105239207
【申请号】CN201510796076
【发明人】陈新华, 柳睿
【申请人】安徽弘昌新材料有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月17日