CN108048958A - 一种煤沥青碳纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤沥青碳纤维的制备方法，其特征在于：该方法步骤如下：a、将煤沥青粉碎成粉末；b、将沥青粉末导入纺丝设备中，先将沥青粉末加热至熔融状态，再经过强度为0.5‑1.5T的磁场使沥青分子取向有序排列，进行纺丝得到生纤维；c、将生纤维在温度为800‑1000℃条件下的气氛保护炉中碳化；d、将碳化后的纤维放入温度为2600‑2900℃的石墨化炉中进一步碳化，即可得到煤沥青碳纤维。本发明的煤沥青碳纤维制备工艺根据沥青在磁场中的取向特性，使得沥青在纺丝过程中加持磁场使沥青分子取向有序排列，导致生纤维可直接进行碳化处理，减少了预氧化工序，简化了生产流程，能耗和生产成本低，便于批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维技术领域，具体说是一种工艺简单、能耗低且生产成本低的煤沥青碳纤维的制备方法。
背景技术
碳纤维是一种纤维状碳材料。强度比钢大，抗拉强度约为钢的10倍、密度比铝小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。青基碳纤维分为两大类：一类是通用级，由各向同性沥青制造纤维；另一类是高性能级，由各向异性中间沥青制造纤维。根据使用要求和热处理温度的不同﹐碳纤维分为耐燃纤维﹑碳纤维和石墨纤维。中间相沥青基碳纤维，是一种以煤或者石油沥青为原料，经过精制、纺丝、预氧化、碳化和石墨化制特种纤维，由于其具有高强度、抗氧化、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、导电导热等优良性能，是军事、民用领域是不可缺少的材料，广泛应用于航空、航天、体育、光伏、半导体、交通、医疗、工业炉等领域，如飞机刹车盘、火箭喷管、喉衬、方向舵、单、多晶硅用炭/炭发热体、支撑埚、隔热屏、炭/炭储能材料、炭/炭医疗器械、热压烧结炉用炭/炭模具、钓鱼竿等。但传统的中间相沥青基碳纤维工艺复杂，需要预氧化才能进一步生产中间相沥青基碳纤维，或者预氧化再预碳化才能进一步生产中间相沥青基石墨纤维，能耗和生产成本高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种工艺简单、能耗低且生产成本低的煤沥青碳纤维的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种煤沥青碳纤维的制备方法，其特征在于：该方法步骤如下：
a、将煤沥青粉碎成粉末；
b、将沥青粉末导入纺丝设备中，先将沥青粉末加热至熔融状态，再经过强度为0.5-1.5T的磁场使沥青分子取向有序排列，进行纺丝得到生纤维；
c、将生纤维在温度为800-1000℃条件下的气氛保护炉中碳化；
d、将碳化后的纤维放入温度为2600-2900℃的石墨化炉中进一步碳化，即可得到煤沥青碳纤维。
所述步骤（b）中的纺丝设备内的温度为310-340℃。
所述步骤（b）中的纺丝设备下方设有磁场装置。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明的煤沥青碳纤维制备工艺根据沥青在磁场中的取向特性，使得沥青在纺丝过程中加持磁场使沥青分子取向有序排列，导致生纤维可直接进行碳化处理，减少了预氧化工序，简化了生产流程，能耗和生产成本低，便于批量生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
一种煤沥青碳纤维的制备方法，该方法步骤如下：a、将煤沥青粉碎成粉末；b、将沥青粉末导入下方设有磁场装置的纺丝设备中，在温度为310-340℃的条件下，将沥青粉末加热至熔融状态，再经过强度为0.5-1.5T的磁场使沥青分子取向有序排列，进行纺丝得到生纤维；c、将生纤维在温度为800-1000℃条件下的气氛保护炉中碳化；d、将碳化后的纤维放入温度为2600-2900℃的石墨化炉中进一步碳化，即可得到煤沥青碳纤维。
实施例1
将煤沥青粉碎成粉末；将沥青粉末导入下方设有磁场装置的纺丝设备中，在温度为320℃的条件下，将沥青粉末加热至熔融状态，再经过强度为0.8T的磁场使沥青分子取向有序排列，进行纺丝得到生纤维；将生纤维在温度为900℃条件下的气氛保护炉中碳化；将碳化后的纤维放入温度为2800℃的石墨化炉中进一步碳化，即可得到煤沥青碳纤维。
实施例2
将煤沥青粉碎成粉末；将沥青粉末导入下方设有磁场装置的纺丝设备中，在温度为325℃的条件下，将沥青粉末加热至熔融状态，再经过强度为1.5T的磁场使沥青分子取向有序排列，进行纺丝得到生纤维；将生纤维在温度为800℃条件下的气氛保护炉中碳化；将碳化后的纤维放入温度为2900℃的石墨化炉中进一步碳化，即可得到煤沥青碳纤维。
实施例3
将煤沥青粉碎成粉末；将沥青粉末导入下方设有磁场装置的纺丝设备中，在温度为330℃的条件下，将沥青粉末加热至熔融状态，再经过强度为1.0T的磁场使沥青分子取向有序排列，进行纺丝得到生纤维；将生纤维在温度为1000℃条件下的气氛保护炉中碳化；将碳化后的纤维放入温度为2700℃的石墨化炉中进一步碳化，即可得到煤沥青碳纤维。
本发明的煤沥青碳纤维制备工艺根据沥青在磁场中的取向特性，使得沥青在纺丝过程中加持磁场使沥青分子取向有序排列，导致生纤维可直接进行碳化处理，减少了预氧化工序，简化了生产流程，能耗和生产成本低，便于批量生产。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
Claims (3)
1.一种煤沥青碳纤维的制备方法，其特征在于：该方法步骤如下：
a、将煤沥青粉碎成粉末；
b、将沥青粉末导入纺丝设备中，先将沥青粉末加热至熔融状态，再经过强度为0.5-1.5T的磁场使沥青分子取向有序排列，进行纺丝得到生纤维；
c、将生纤维在温度为800-1000℃条件下的气氛保护炉中碳化；
d、将碳化后的纤维放入温度为2600-2900℃的石墨化炉中进一步碳化，即可得到煤沥青碳纤维。
2.根据权利要求1所述的煤沥青碳纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（b）中的纺丝设备内的温度为310-340℃。
3.根据权利要求1所述的煤沥青碳纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（b）中的纺丝设备下方设有磁场装置。
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| CN201711428458.7A CN108048958A (zh) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 一种煤沥青碳纤维的制备方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113718374A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-11-30 | 山东瑞城宇航碳材料有限公司 | 一种复合材料用低成本沥青基碳纤维的制备方法 |
| CN115029816A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-09 | 武汉科技大学 | 超高导热中间相沥青基碳纤维、复合材料及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103276477A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-09-04 | 东莞市比比克电子科技有限公司 | 中间相沥青基碳纤维制备工艺 |
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2017
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