CN108048958A - 一种煤沥青碳纤维的制备方法 - Google Patents

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吴雪松
钱立强
曹英斌
周帆
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Yixing Tianyu Century Hi Tech Co Ltd
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Yixing Tianyu Century Hi Tech Co Ltd
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    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/145Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues
    • D01F9/15Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues from coal pitch

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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

一种煤沥青碳纤维的制备方法
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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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

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