CN104630937A - Pan基高强高模碳纤维 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
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
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
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。
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丙烯腈∶MA丙烯酸甲酯∶IA衣康酸为原料进行聚合反应，制备聚丙烯腈共聚物，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℃左右的凝固浴中冷却成型，成型后的凝胶丝条采用60℃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1）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℃常压条件下进行；脱除单体是在40℃负压条件下进行；
所述的步骤2）中，所述的水洗为55℃的纯水；
所述的步骤3）中，所述的多段热水牵伸是在85℃、90℃、95℃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℃，碳化时间为4-6min，高温碳化的温度为1000～1500℃，碳化时间为0.5-2min。
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
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丙烯腈∶MA丙烯酸甲酯∶IA衣康酸为原料进行聚合反应，制备聚丙烯腈共聚物，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℃左右的凝固浴中冷却成型，成型后的凝胶丝条采用60℃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1）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℃常压条件下进行；脱除单体是在40℃负压条件下进行；
所述的步骤2）中，所述的水洗为55℃的纯水；
所述的步骤3）中，所述的多段热水牵伸是在85℃、90℃、95℃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℃，碳化时间为4-6min，高温碳化的温度为1000～1500℃，碳化时间为0.5-2min。
Claims (1)
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丙烯腈∶MA丙烯酸甲酯∶IA衣康酸为原料进行聚合反应，制备聚丙烯腈共聚物，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℃左右的凝固浴中冷却成型，成型后的凝胶丝条采用60℃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1）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℃常压条件下进行；脱除单体是在40℃负压条件下进行；
所述的步骤2）中，所述的水洗为55℃的纯水；
所述的步骤3）中，所述的多段热水牵伸是在85℃、90℃、95℃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℃，碳化时间为4-6min，高温碳化的温度为1000～1500℃，碳化时间为0.5-2min。
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