CN110042507B - 一种聚丙烯腈基碳纤维及其表面沟槽结构的调控方法 - Google Patents

一种聚丙烯腈基碳纤维及其表面沟槽结构的调控方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110042507B
CN110042507B CN201910426011.9A CN201910426011A CN110042507B CN 110042507 B CN110042507 B CN 110042507B CN 201910426011 A CN201910426011 A CN 201910426011A CN 110042507 B CN110042507 B CN 110042507B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polyacrylonitrile
groove
carbon fiber
based carbon
coagulation bath
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910426011.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110042507A (zh
Inventor
吕春祥
邵伟
隋敏
李永红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanxi Gangke Carbon Materials Co Ltd
Original Assignee
Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS filed Critical Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Priority to CN201910426011.9A priority Critical patent/CN110042507B/zh
Publication of CN110042507A publication Critical patent/CN110042507A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110042507B publication Critical patent/CN110042507B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/02—Heat treatment
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/06—Wet spinning methods
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/28—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/38—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds comprising unsaturated nitriles as the major constituent
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/20—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
    • D01F9/21—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F9/22—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyacrylonitriles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

本发明是关于一种聚丙烯腈基碳纤维及其表面沟槽结构的调控方法。主要采用的技术方案为：一种聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法，在聚丙烯腈基碳纤维制备步骤的凝固成型步骤中：将由喷丝装置喷出的纺丝细流凝固成型为初生纤维；其中，通过调节凝固浴液的溶度参数，来调控聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构。其中，本发明将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构调控在如下范围内：沟槽的最大深度为0.06‑0.65μm、平均沟槽深度为0.043‑0.49μm；纤维表面粗糙度为0.01‑0.12μm、沟槽槽顶的平均间距为0.1‑0.6μm。本发明主要用于有效控制聚丙烯腈基碳纤维表面的沟槽结构，以使沟槽深浅程度适宜、表面粗糙度适宜、沟槽轴向平行性好。

Description

一种聚丙烯腈基碳纤维及其表面沟槽结构的调控方法
技术领域
本发明涉及一种碳纤维技术领域，特别是涉及一种聚丙烯腈基碳纤维及其表面沟槽结构的调控方法。
背景技术
碳纤维是由片状石墨微晶沿纤维轴向方向堆砌而成的所谓“乱层”结构组成，通常也把碳纤维的结构看成由两维有序的结晶和孔洞组成。从发展历程看，聚丙烯腈基碳纤维是适应航天、航空、原子能等尖端工业的需要而研制开发的一种新材料，其具有高拉伸强度、高拉伸模量、低密度、耐高温、抗烧蚀、耐腐蚀、高导电和导热、低热膨胀、自润滑和生物体相容性好等综合性能。
聚丙烯腈基碳纤维是由聚丙烯腈纤维经过预氧化、碳化过程制得。高品质的聚丙烯腈纤维是工业生产高性能聚丙烯腈基碳纤维的基础。目前，国内较为主流的是以湿法纺丝制备聚丙烯腈纤维，高粘度的聚丙烯腈溶液(纺丝液)依次经过多级凝固浴成型、水洗、热水牵伸、上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、松弛热定型工艺制备得到聚丙烯腈纤维。
利用湿法纺丝技术，无论采用有机溶剂还是无机溶剂，制备聚丙烯腈基碳纤维原丝，该原丝经预氧化、碳化工艺，最终得到的碳纤维表面均会存在明显的沟槽结构。总体来讲，沟槽的存在，在制造树脂基复合材料的过程中不仅使两相的接触面积增大，而且树脂沿沟槽容易渗流，可制得界面粘结较好的复合材料，可显著提高碳纤维复合材料的层间剪切强度，对碳纤维后续应用利大于弊。
但是，目前厂家生产出的聚丙烯腈基碳纤维，纤维表面的沟槽深浅程度差异大(局部沟槽极深)、纤维表面粗糙度大、沟槽纤维轴向平行度差。纤维局部沟槽较深导致纤维有效受力面积降低，强度降低，较深沟槽底部容易形成应力集中点。纤维表面粗糙度大，沟槽轴向平行度差，沟槽凌乱、纵横交错不利于上浆剂及复合树脂在纤维表面沿沟槽渗流、均匀铺展，因此碳纤维复合材料的复合界面粘结性差，力学性能偏低且离散较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种聚丙烯腈基碳纤维及其表面沟槽结构的调控方法，主要目的在于能有效控制聚丙烯腈基碳纤维表面的沟槽结构。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明的实施例提供一种聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法，其中，在聚丙烯腈基碳纤维制备步骤的凝固成型步骤中：
将由喷丝装置喷出的纺丝细流凝固成型为初生纤维；其中，通过调节凝固浴液的溶度参数，来调控聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构。
优选的，所述凝固浴液包括溶剂、凝固剂和调节剂；其中，通过所述调节剂调节所述凝固浴液的溶度参数。优选的，通过改变所述调节剂的成分调节所述凝固浴液的溶度参数。
优选的，所述调节剂选用乙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、碳酸氢铵、氨水中的一种或多种；优选的，所述调节剂选用乙醇、正丙醇、碳酸氢铵中的一种；或所述调节剂选用乙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、碳酸氢铵、氨水中的两种或两种以上。
所述溶剂选用二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯中一种或几种；和/或所述凝固剂为水。
优选的，所述将纺丝细流凝固成型为初生纤维的步骤，包括：使纺丝细流依次经过多级凝固浴的凝固成型，得到初生纤维；其中，所述凝固浴的级数为2-8级，优选为4-8级；优选的，在一级凝固浴中：凝固浴液的温度为35-65℃、凝固牵伸率为0.4-1倍、凝固浴液循环流速为4-14mm/s、凝固停留时间为0.2-3min、凝固浴液中的溶剂质量分数为55-70％、凝固浴液中的调节剂物质量浓度为0.01-0.1mol/L；优选的，在最后一级凝固浴中：凝固浴液的温度为65-95℃、凝固牵伸率为1-2倍、凝固浴液循环流速为4-14mm/s、凝固停留时间为0.3-1min、凝固浴液中的溶剂质量分数为0-15％、凝固浴液中的调节剂物质量浓度为0.01-0.03mol/L。
优选的，后一级凝固浴液的温度高于前一级凝固浴的温度，且温度梯度为2-10℃；和/或
后一级的凝固停留时间小于前一级的凝固停留时间，且相邻两级的停留时间差值为0.1-0.5min；和/或
后一级凝固浴液中的溶剂质量分数小于前一级凝固浴液中的溶剂质量分数；和/或
后一级凝固浴液中的调节剂物质量浓度小于前一级凝固浴液中调节剂物质量浓度。
优选的，对所述初生纤维依次进行水洗、热水牵伸、上油处理后，再进行干燥致密化的步骤；其中，所述干燥致密化的步骤包括：对纤维依次进行多级干燥致密化处理；其中，所述干燥致密化的级数为6-18级；后一级干燥致密化的温度高于前一级干燥致密化的温度；优选的，第一级干燥致密化的温度为80-100℃；最后一级干燥致密化的温度为115-135℃；相邻两级的干燥致密化的温差为0-8℃；优选的，每级干燥致密化的时间为4-9s。
优选的，所述聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽的调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构控制在如下范围内：沟槽的最大深度为0.06-0.65μm；纤维表面粗糙度为0.01-0.12μm；沟槽槽顶的平均间距为0.1-0.6μm、平均沟槽深度为0.043-0.49μm；优选的，沟槽的最大深度为0.06-0.2μm；纤维表面粗糙度为0.01-0.035μm；沟槽槽顶的平均间距为0.1-0.2μm、平均沟槽深度为0.043-0.18μm。
优选的，当所述调节剂为乙醇时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.06-0.28μm、沟槽槽顶的平均间距为0.10-0.25μm、纤维表面粗糙度为0.01-0.04μm、平均沟槽深度为0.043-0.2μm、沟槽轴向平行性好；
当所述调节剂包括0-90wt％的乙醇和10-100wt％的氨水时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.20-0.42μm、沟槽槽顶的平均间距为0.27-0.46μm、纤维表面粗糙度为0.03-0.07μm、平均沟槽深度为0.15-0.32μm、沟槽轴向平行性较好；
当所述调节剂包括0-90wt％的乙醇和10-100wt％的碳酸氢铵时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.36-0.55μm、沟槽槽顶的平均间距为0.40-0.52μm、纤维表面粗糙度为0.06-0.10μm、平均沟槽深度为0.27-0.4μm、沟槽轴向平行性较差；
当所述调节剂为正丙醇、正丁醇、异丁醇其中的一种或多种时，将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.15-0.32μm、沟槽槽顶的平均间距为0.18-0.35μm、纤维表面粗糙度为0.03-0.06μm、平均沟槽深度为0.12-0.24μm、沟槽轴向平行性较好；
当所述调节剂包括0-90wt％的醇和10-100wt％的氨水，且所述醇为正丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种或多种时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.27-0.48μm、沟槽槽顶的平均间距为0.32-0.50μm、纤维表面粗糙度为0.05-0.09μm、平均沟槽深度为0.20-0.34μm、沟槽轴向平行性较好；
当所述调节剂包括0-90wt％的醇和10-100wt％的碳酸氢铵，且所述醇为正丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种或多种时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.43-0.65μm、沟槽槽顶的平均间距为0.44-0.60μm、纤维表面粗糙度为0.07-0.12μm、平均沟槽深度为0.31-0.49μm、沟槽轴向平行性差。
另一方面，本发明的实施例提供一种聚丙烯腈基碳纤维，其中，所述聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构如下：沟槽的最大深度为0.06-0.65μm；纤维表面粗糙度为0.01-0.12μm；沟槽槽顶的平均间距为0.1-0.6μm、平均沟槽深度为0.043-0.49μm；
优选的，聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构如下：沟槽的最大深度为0.06-0.2μm；纤维表面粗糙度为0.01-0.035μm；沟槽槽顶的平均间距为0.1-0.2μm、平均沟槽深度为0.043-0.18μm；
优选的，所述聚丙烯腈基碳纤维的直径为5-7μm；
优选的，所述聚丙烯腈基碳纤维的体密度为1.74-1.82g/cm3；
优选的，所述聚丙烯腈基碳纤维的拉伸强度为4.2-5.75GPa；
优选的，所述聚丙烯腈基碳纤维的拉伸模量为230-323GPa；
优选的，在所述聚丙烯腈基碳纤维的制备过程中，利用上述任一项所述的聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法，调控聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构。
与现有技术相比，本发明的聚丙烯腈基碳纤维及其表面沟槽结构的调控方法至少具有下列有益效果：
1.本发明提供的聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法是在聚丙烯腈基碳纤维的制备过程中的凝固成型步骤中，通过调节凝固浴液的溶度参数(优选通过调节剂调剂溶度参数，进一步优选通过改变调节剂的成分)，进而调控凝固相转变过程速率，降低纤维横截面径向凝固速率差异，实现聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构可控。在此基础上，本发明还调整了凝固成型工艺、干燥致密化工艺，有效实现了碳纤维表面沟槽深浅程度及均匀性、沟槽轴向平行程度的控制。
2.在聚丙烯腈基碳纤维的制备过程中，采用本发明提供的聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法，能制备出一系列具有不同沟槽深浅程度、纤维表面粗糙度及沟槽轴向平行度的碳纤维。其中，沟槽最大深度可控范围为0.06-0.65μm(最优的最大深度控制范围为0.06-0.2μm)、纤维表面粗糙度可控范围为0.01-0.12μm(最优的表面粗糙度可控范围为0.01-0.035μm)、沟槽槽顶平均间距可控范围为0.1-0.6μm(最优的间距可控范围为0.1-0.2μm)、沟槽在纤维轴向的平行性可实现有效控制。
3.本发明提供的聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法不仅实现了沟槽结构可控，而且还提高了纤维均质程度，最终使聚丙烯腈基碳纤维的强度为4.2-5.75GPa，拉伸模量为230-323GPa。
4.在聚丙烯腈基碳纤维的制备过程中，采用本发明提供的聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法，还能使碳纤维具有圆形或近似圆形截面。其中，碳纤维的直径为5-7μm，碳纤维的体密度为1.74-1.82g/cm3。
5.本发明提供的聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法能使聚丙烯腈基碳纤维的沟槽深浅程度适宜、深浅均匀(表面粗糙度适宜)、沟槽轴向平行性好；从而可有效提升上浆剂及复合树脂在纤维表面均匀铺展能力，有效的提升了复合材料的力学性能，降低了复合材料力学性能离散性；如：环氧复合材料单向板0°拉伸强度提升15-25％，离散值降低2％。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明的实施例1制备的聚丙烯腈基碳纤维的表面结构扫面电镜图；
图2为本发明的实施例2制备的聚丙烯腈基碳纤维的表面结构扫面电镜图；
图3为本发明的实施例3制备的聚丙烯腈基碳纤维的表面结构扫面电镜图；
图4为本发明的实施例4制备的聚丙烯腈基碳纤维的表面结构扫面电镜图；
图5为本发明的实施例58制备的聚丙烯腈基碳纤维的表面结构扫面电镜图；
图6为本发明的实施例59制备的聚丙烯腈基碳纤维的表面结构扫面电镜图；
图7为本发明的实施例60制备的聚丙烯腈基碳纤维的表面结构扫面电镜图；
图8为本发明的实施例61制备的聚丙烯腈基碳纤维的表面结构扫面电镜图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本申请的发明人对聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构及其形成进行大量的研究，发现聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构产生的直接原因是：具有粘弹性的聚合液在凝固成型工艺过程，丝束在干燥致密化工艺过程中，纤维横截面径向体积收缩速率有差异。当径向体积收缩率差异较为明显时，纤维表面会产生较为明显的沟槽或沟槽深浅差异会加深(表面粗糙度增加)。
在凝固成型过程中，聚合液由喷丝孔喷出进入凝固浴，聚合液与凝固浴液中的溶剂分子、凝固剂分子在浓差的作用下实现双扩散，当双扩散进行到一定程度后，聚丙烯腈分子开始析出，分相形成凝胶网络。分相过程由表及里，当凝固成型过程聚丙烯腈分子析出-相变过程速率较快时，易导致纤维横截面径向凝固速率差异增大，凝固过程伴随体积收缩，因此纤维横截面径向体积收缩率会有差异。因纤维横截面径向凝固速率差异导致的明显的体积收缩速率差异是沟槽产生的根本原因。收缩速率差异较大时，沟槽深浅不一，且轴向的平行度差，沟槽显得紊乱、纵横交错。
另外，在湿法纺丝纤维的干燥致密化过程也伴随强烈的体积收缩。干燥致密化过程去除纤维内部水分，实现纤维孔隙闭合，提升纤维致密程度。干燥致密化工艺控制参数较多，匹配不合理容易引起纤维表面与内部，甚至纤维表面不同部位之间结构差异，进而导致体积收缩率的差异。干燥致密化工艺匹配不合理导致的纤维横截面不同部位体积收缩速率差异是沟槽深浅差异增大、纤维表面粗糙度增加、沟槽轴向平行性变差的主要原因。
综上，凝固成型过程、干燥致密化过程均会对碳纤维表面沟槽结构产生影响。凝固成型过程，聚合液经喷丝孔喷出，出口胀大，而后凝固收缩，纤维不同凝固部位凝固速率差异是产生纤维表面沟槽的根本原因。干燥致密化过程，因工艺匹配不合理导致的不同部位结构及体积收缩率差异是凝固成型产生的初生沟槽深浅差异增大、纤维表面粗糙度增大、沟槽轴向平行性变差的主要原因。
通常描述纤维表面沟槽结构的指标有：1、最大沟槽深度；2、平均沟槽深度；3、沟槽槽顶平均间距；4、纤维表面粗糙度；5、沟槽纤维轴向平行性。
根据上述的表面沟槽结构产生的原因，本申请的发明人首次提出通过如下方法调控聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构：
根据溶解理论，聚合物与凝固浴液的溶度参数适当接近，聚合物凝固相转变过程速率变缓慢，纤维横截面径向凝固速率差异变小。在此，本发明通过调整凝固浴液的溶度参数(优选通过改变调节剂的种类)，进而调控凝固相转变过程速率，降低纤维横截面径向凝固速率差异，实现聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构可控。
进一步地，本申请限定凝固成型的工艺，如，凝固浴的级数、凝固浴温度、凝固浴液浓度、牵伸倍率等条件，实现初生纤维缓慢均匀成型，降低纤维横截面径向收缩率差异，降低沟槽产生的驱动力。
进一步地，本申请采用长时间、低温度范围的干燥致密化工艺，实现纤维在去除水分、孔隙闭合、致密性提升过程中，纤维表面及内部结构均匀，进而实现各部位之间的体积收缩均匀，有效提升纤维表面沟槽结构的均匀性。
具体地，聚丙烯腈基碳纤维的制备步骤包括：纺丝液制备、凝固成型、水洗、热水牵伸、上油、干燥致密化、蒸汽牵伸及收缩热定型、预氧化、低温碳化及高温碳化的步骤。在现有的聚丙烯腈基碳纤维的制备过程基础上，本申请的方案如下：
首先，在将纺丝细流凝固成型为初生纤维的步骤中(即，上述提及的凝固成型的步骤)：通过调节凝固浴液的溶度参数，来调控聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构。所述凝固浴液包括溶剂、凝固剂和调节剂；其中，较佳地，通过改变所述凝固浴液中的调节剂种类，以调整凝固浴液的溶度参数。调节剂选用乙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、碳酸氢铵、氨水中的一种或多种；优选的，所述调节剂选用乙醇、正丙醇、碳酸氢铵中的一种；或所述调节剂选用乙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、碳酸氢铵、氨水中的两种或两种以上。所述溶剂选用二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯中一种或几种。所述凝固剂为水。
进一步地，凝固成型工艺如下：将纺丝细流凝固成型为初生纤维的步骤，包括：使纺丝细流依次经过多级凝固浴的凝固成型，得到初生纤维；其中，所述凝固浴的级数为2-8级，优选为4-8级；优选的，在一级凝固浴中：凝固浴液的温度为35-65℃、凝固牵伸率为0.4-1倍、凝固浴液循环流速为4-14mm/s、凝固停留时间为0.2-3min、凝固浴液中的溶剂质量分数为55-70％、凝固浴液中的调节剂物质量浓度为0.01-0.1mol/L；优选的，在最后一级凝固浴中：凝固浴液的温度为65-95℃、凝固牵伸率为1-2倍、凝固浴液循环流速为4-14mm/s、凝固停留时间为0.3-1min、凝固浴液中的溶剂质量分数为0-15％、凝固浴液中的调节剂物质量浓度为0.01-0.03mol/L。较佳地，后一级凝固浴液的温度高于前一级凝固浴的温度，且温度梯度为2-10℃；和/或后一级的凝固停留时间小于前一级的凝固停留时间，且相邻两级的停留时间差值为0.1-0.5min；和/或后一级凝固浴液中的溶剂质量分数小于前一级凝固浴液中的溶剂质量分数；和/或后一级凝固浴液中的调节剂物质量浓度小于前一级凝固浴液中调节剂物质量浓度。
进一步地，本申请控制上述的干燥致密化工艺如下：干燥致密化的步骤包括：对纤维依次进行多级干燥致密化处理；其中，所述干燥致密化的级数为6-18级；后一级干燥致密化的温度高于前一级干燥致密化的温度；优选的，第一级干燥致密化的温度为80-100℃；最后一级干燥致密化的温度为115-135℃；相邻两级的干燥致密化的温差为0-8℃；优选的，每级干燥致密化的时间为4-9s。
综上，在聚丙烯腈基纤维制备过程中，通过上述方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构控制在如下范围内：沟槽的最大深度为0.06-0.65μm；纤维表面粗糙度为0.01-0.12μm；沟槽槽顶的平均间距为0.1-0.6μm、平均沟槽深度为0.043-0.49μm；优选的，将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构控制在如下范围内：沟槽的最大深度为0.06-0.2μm；纤维表面粗糙度为0.01-0.035μm；沟槽槽顶的平均间距为0.1-0.2μm、平均沟槽深度为0.043-0.18μm。
进一步地，当所述调节剂为乙醇时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.06-0.28μm、沟槽槽顶的平均间距为0.10-0.25μm、纤维表面粗糙度为0.01-0.04μm、平均沟槽深度为0.043-0.2μm、沟槽轴向平行性好。当所述调节剂包括0-90wt％的乙醇和10-100wt％的氨水时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.20-0.42μm、沟槽槽顶的平均间距为0.27-0.46μm、纤维表面粗糙度为0.03-0.07μm、平均沟槽深度为0.15-0.32μm、沟槽轴向平行性较好。当所述调节剂包括0-90wt％的乙醇和10-100wt％的碳酸氢铵时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.36-0.55μm、沟槽槽顶的平均间距为0.40-0.52μm、纤维表面粗糙度为0.06-0.10μm、平均沟槽深度为0.27-0.4μm、沟槽轴向平行性较差。当所述调节剂为正丙醇、正丁醇、异丁醇其中的一种或几种时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.15-0.32μm、沟槽槽顶的平均间距为0.18-0.35μm、纤维表面粗糙度为0.03-0.06μm、平均沟槽深度为0.12-0.24μm、沟槽轴向平行性较好。当所述调节剂包括0-90wt％的醇和10-100wt％的氨水，且所述醇为正丙醇、正丁醇、异丁醇其中的一种或几种时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.27-0.48μm、沟槽槽顶的平均间距为0.32-0.50μm、纤维表面粗糙度为0.05-0.09μm、、平均沟槽深度为0.2-0.34μm、沟槽轴向平行性较好。当所述调节剂包括0-90wt％的醇和10-100wt％的碳酸氢铵，且所述醇为正丙醇、正丁醇、异丁醇其中的一种或几种时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.43-0.65μm、沟槽槽顶的平均间距为0.44-0.60μm、纤维表面粗糙度为0.07-0.12μm、平均沟槽深度为0.31-0.49μm、沟槽轴向平行性差。
本发明提供的聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法可适用于任意一种聚丙烯腈基碳纤维的制备方法中；在此以应用于以下的制备方法中为例进行说明如下：
1)纺丝原液制备
将单体丙烯腈/衣康酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸按(90.0-99.5):(0.45-5):(0.05-5.0)的质量配比共混，加入带有搅拌装置的反应器中，总单体占溶液的质量百分数为10-25％。以偶氮二异丁氰为引发剂，引发剂的用量为单体总重量的0.3-2.0％。溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯中的一种，进行溶液聚合。聚合反应温度控制范围45-75℃，聚合时间10-30h，得到聚丙烯腈纺丝液。
2)凝固成型
采用湿法纺丝，纺丝液由喷丝头喷出后，依次经过2-8级凝固浴凝固成型。凝固浴液由溶剂、凝固剂、调节剂三部分组成；溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯中的一种；凝固剂为无离子水；调节剂选自乙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、碳酸氢铵、氨水中的一种。
a)一级凝固成型
凝固浴液的温度为35-65℃；凝固牵伸率为0.4-1倍；凝固浴液循环流速为4-14mm/s；凝固停留时间为0.2-3min；凝固浴液中溶剂质量分数为55-70％；凝固浴液中调节剂物质量浓度为0.01-0.1mol/L。
b)最后一级凝固成型
凝固浴液温度为65-95℃；凝固牵伸率为1-2倍；凝固浴液循环流速为4-14mm/s；凝固停留时间为0.3-1min；凝固浴液中溶剂质量分数为0-15％；凝固浴液中调节剂物质量浓度为0.01-0.03mol/L。
3)水洗工艺
水洗温度为50-80℃；水洗时间为1.5-3min。
4)热水牵伸工艺
热水牵伸温度为80-95℃；牵伸倍率为1-3倍。
5)上油工艺
使用自主调配的有机硅油，油剂使用浓度为0.5-3％。
6)干燥致密化工艺
采用低温、长时梯度式干燥致密化工艺。
温度梯度级数为6-18级；每级采用不同温度，温度逐级升高。第一级温度为80-100℃；最后一级温度为115-135℃；相邻温度梯度之间的温差为0-8℃；每级干燥致密化时间为4-9s。
7)蒸汽牵伸及收缩热定型工艺
蒸汽牵伸工艺：以饱和水蒸汽或过热蒸汽为介质，对丝束施加高倍牵伸。蒸汽压力为0.15-0.4MPa；牵伸倍数为2-4倍；蒸汽牵伸停留时间为2-5s。
收缩热定型工艺：以饱和水蒸汽或过热蒸汽为介质。蒸汽温度为110-180℃；牵伸倍率为0.9-1倍；收缩热定型停留时间为2-5s。
8)预氧化工艺
采用4-8级热空气介质预氧化工艺，预氧化温度逐级升高。第一级预氧化温度为180-200℃；最后一级预氧化温度为240-280℃；相邻温度梯度之间的温差为5-35℃；预氧化总牵伸倍数为0.8-1.4倍；预氧化总停留时间为20-90min。
9)低温碳化工艺
高纯氮气保护,低温碳化温度为300-900℃；低温碳化时间为1-6min。
10)高温碳化工艺
高纯氮气保护条件下，2-6级高温碳化处理。第一级温度为900-1000℃；最后一级碳化温度为1300-1600℃；相邻温度梯度之间的温差为50-400℃；高温碳化时间为0.5-4min。
下面结合具体实施例、图1-8、表1-2进一步说明：
实施例1
1)纺丝原液制备
将单体丙烯腈/衣康酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸按97.8/1.00/1.2的配比加入带有搅拌装置的反应器中；总单体占溶液的质量百分数为25％。引发剂偶氮二异丁氰的用量为单体总重量的2％，以二甲基甲酰胺为溶剂，进行溶液聚合。聚合过程中，首先向反应器中通入高纯氮气鼓泡15分钟，置换反应系统的空气，然后开始搅拌并升温至60℃，在氮气保护下，恒温聚合20小时，得到聚丙烯腈纺丝液。
2)凝固成型
采用湿法纺丝，纺丝液由喷丝头喷出后，依次经过八级凝固浴凝固成型。其中，每一级的凝固浴液组成如下：溶剂选用二甲基甲酰胺、凝固剂选用水、调节剂选用乙醇。
a)一级凝固成型
凝固浴液的温度为65℃；凝固牵伸率为0.4倍；凝固浴液的循环流速为4mm/s；凝固停留时间为3min；凝固浴液中的溶剂质量分数为70％、调节剂的物质量浓度为0.1mol/L。
b)二级凝固成型
凝固浴液的温度为67℃；凝固牵伸率为0.61倍；凝固浴液循环流速为5mm/s；凝固停留时间为2.5min；凝固浴液中的溶剂质量分数为65％、调节剂的物质量浓度为0.06mol/L。
c)三级凝固成型
凝固浴液的温度为70℃；凝固牵伸率为1.65倍；凝固浴液的循环流速为5mm/s；凝固停留时间为2min；凝固浴液中的溶剂质量分数为35％、调节剂的物质量浓度为0.025mol/L。
d)四级凝固成型
凝固浴液的温度为72℃；凝固牵伸率为1.4倍；凝固浴液的循环流速为5mm/s；凝固停留时间为1.6min；凝固浴中的溶剂质量分数为16％、调节剂的物质量浓度为0.02mol/L。
e)五级凝固成型
凝固浴液的温度为75℃；凝固牵伸率为1.3倍；凝固浴液的循环流速为5mm/s；凝固停留时间为1.5min；凝固浴中的溶剂质量分数为15％、调节剂的物质量浓度为0.015mol/L。
f)六级凝固成型
凝固浴液的温度为77℃；凝固牵伸率为1.3倍；凝固浴液的循环流速为8mm/s；凝固停留时间为1.4min；凝固浴液中的溶剂质量分数为12％、调节剂的物质量浓度为0.012mol/L。
g)七级凝固成型
凝固浴液的温度为85℃；凝固牵伸率为1.5倍；凝固浴液的循环流速为10mm/s；凝固停留时间为1.1min；凝固浴液中的溶剂质量分数为8％、调节剂的物质量浓度为0.012mol/L。
h)八级凝固成型
凝固浴液的温度为95℃；凝固牵伸率为1.9倍；凝固浴液的循环流速为14mm/s；凝固停留时间为1min；凝固浴液中的溶剂质量分数为1％、调节剂的物质量浓度为0.01mol/L。
3)水洗工艺
水洗温度为70℃；水洗时间为2min。
4)热水牵伸工艺
丝束在80-95℃热水中实现牵伸，牵伸倍率为2倍。
5)上油工艺
使用自主调配的有机硅油，油剂使用浓度：0.8％。
6)干燥致密化工艺
温度梯度级数为18级；温度梯度依次为：80℃、88℃、95℃、95℃、98℃、98℃、100℃、100℃、102℃、105℃、108℃、108℃、110℃、110℃、112℃、112℃、115℃、115℃；每级干燥时间为9s。
7)蒸汽牵伸及收缩热定型工艺
蒸汽牵伸工艺：以饱和水蒸汽为介质，对丝束施加高倍牵伸，饱和水蒸汽压力为0.15MPa；牵伸倍数为2倍；蒸汽牵伸停留时间为3s。
收缩热定型工艺：以过热蒸汽为介质，过热蒸汽温度为150℃；牵伸倍率为0.92倍；收缩热定型停留时间为3s。
8)预氧化工艺
热空气介质下，采用6级预氧化工艺。预氧化温度依次为：180℃、195℃、210℃、225℃、230℃、245℃；预氧化总牵伸倍数为1.0倍；预氧化总停留时间为65min。
9)低温碳化工艺
高纯氮气保护条件下，低温碳化温度为300-900℃；低温碳化时间为4min。
10)高温碳化工艺
高纯氮气保护条件下，3级高温碳化处理。碳化温度依次为：900℃、1100℃、1400℃；高温碳化时间为2min。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇。
实施例3
与实施例1的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为氨水。
实施例4
与实施例1的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为碳酸氢铵。
对于实施例1-实施例4，从表1、表2和图1-4可以看出：
(1)在实施例1的基础上，调节剂浓度不变的情形下，通过改变调节剂的种类可以使聚丙烯腈基碳纤维具有不同的表面沟槽结构。
(2)在凝固浴液中的溶剂为二甲基甲酰胺时：
调节剂选用乙醇，使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构最优异；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能最优异。
调节剂选用正丙醇使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构优异；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能优异。
调节剂选用氨水或碳酸氢铵时，聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构、力学性能较好。但是，调节剂选用氨水或碳酸氢铵时不及调节剂选用乙醇或正丙醇时的聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构、力学性能好。
实施例5
与实施例1的不同之处在于：(1)纺丝原液制备的步骤中的溶剂种类由二甲基甲酰胺更换为二甲基亚砜；(2)将凝固浴液中的溶剂种类更换为二甲基亚砜。
实施例6
与实施例5不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇。
实施例7
与实施例5不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为氨水。
实施例8
与实施例5不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为碳酸氢铵。
对于实施例5-实施例8，从表1、表2可以看出：
(1)在实施例5的基础上，通过改变调节剂的种类可以使聚丙烯腈基碳纤维具有不同的表面沟槽结构。
(2)当凝固浴液中的溶剂为二甲基亚砜时：
调节剂选用乙醇、正丙醇使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构较好；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能较好。
调节剂选用氨水、碳酸氢铵时，使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构一般；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能一般。
实施例9
与实施例1的不同之处在于：(1)纺丝原液制备的步骤中的溶剂种类由二甲基甲酰胺更换为二甲基乙酰胺；(2)将凝固浴液中的溶剂种类更换为二甲基乙酰胺。
实施例10
与实施例9不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇。
实施例11
与实施例9的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为氨水。
实施例12
与实施例9的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为碳酸氢铵。
对于实施例9-实施例12，从表1、表2可以看出：
(1)在实施例9的基础上，通过改变调节剂的种类可以使聚丙烯腈基碳纤维具有不同的表面沟槽结构。
(2)当凝固浴液中的溶剂为二甲基乙酰胺时：
调节剂选用乙醇使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构最好；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能最好。
实施例13
与实施例1的不同之处在于：(1)纺丝原液制备的步骤中的溶剂种类由二甲基甲酰胺更换为碳酸乙烯酯；(2)将凝固浴液中的溶剂种类更换为碳酸乙烯酯。
实施例14
与实施例13的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇。
实施例15
与实施例13的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为氨水。
实施例16
与实施例13的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为碳酸氢铵。
对于实施例13-实施例16，从表1、表2可以看出：
(1)在实施例13的基础上，通过改变调节剂的种类可以使聚丙烯腈基碳纤维具有不同的表面沟槽结构。
(2)当凝固浴液中的溶剂为碳酸乙烯酯时：
调节剂选用乙醇使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构最好；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能最好。
调节剂选用正丙醇使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构较好；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能较好。
调节剂选用氨水、碳酸氢铵时，使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构一般；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能一般。
实施例17
与实施例1的不同之处在于：(1)纺丝原液制备的步骤中的溶剂种类由二甲基甲酰胺更换为碳酸丙烯酯；(2)将凝固浴液中的溶剂种类更换为碳酸丙烯酯。
实施例18
与实施例17的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇。
实施例19
与实施例17的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为氨水。
实施例20
与实施例17的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为碳酸氢铵。
对于实施例17-实施例20，从表1、表2可以看出：
(1)在实施例17的基础上，通过改变调节剂的种类可以使聚丙烯腈基碳纤维具有不同的表面沟槽结构。
(2)当凝固浴液中的溶剂为碳酸丙烯酯时：
调节剂选用乙醇使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构最好；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能最好。
调节剂选用正丙醇使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构较好；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能较好。
调节剂选用氨水、碳酸氢铵时，使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构一般；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能一般。
实施例21
与实施例1的不同之处在于：(1)纺丝原液制备的步骤中的溶剂种类由二甲基甲酰胺更换为γ-丁内酯；(2)将凝固浴液中的溶剂种类更换为γ-丁内酯。
实施例22
与实施例21的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇。
实施例23
与实施例21的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为氨水。
实施例24
与实施例21的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为碳酸氢铵。
对于实施例21-实施例24，从表1、表2可以看出：
(1)在实施例21的基础上，通过改变调节剂的种类可以使聚丙烯腈基碳纤维具有不同的表面沟槽结构。
(2)当凝固浴液中的溶剂为γ-丁内酯时：
调节剂选用乙醇使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构最好；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能最好。
调节剂选用正丙醇使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构较好；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能较好。
调节剂选用氨水、碳酸氢铵时，使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构一般；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能一般。
另外，通过对比实施例1-实施例24、表1、表2发现：在凝固溶液中调节剂相同时，改变溶剂也会使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构有差异，但是，差异较小，可以对沟槽结构进行微调。而在溶剂相同的条件下，改变调节剂，使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构差别较大。
实施例25
与实施例1的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为乙醇+氨水；其中，乙醇占调节剂总量的90wt％、氨水占调节剂总量的10wt％。
实施例26
与实施例1的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为乙醇+碳酸氢铵；其中，乙醇占调节剂总量的90wt％、碳酸氢铵占调节剂总量的10wt％。
实施例27
与实施例1的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇+氨水；其中，正丙醇占调节剂总量的90wt％、氨水占调节剂总量的10wt％。
实施例28
与实施例1的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇+碳酸氢铵；其中，正丙醇占调节剂总量的90wt％、碳酸氢铵占调节剂总量的10％。
实施例29
1)纺丝原液制备
将单体丙烯腈/衣康酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸按97.8/1.00/1.2配比，加入带有搅拌装置的反应器中，总单体占溶液的质量百分数为25％，引发剂偶氮二异丁氰的用量为单体总重量的2％，以二甲基甲酰胺为溶剂，进行溶液聚合。聚合过程中，首先向反应器中通入高纯氮气鼓泡15分钟，置换反应系统的空气，然后开始搅拌并升温至60℃，在氮气保护下，恒温聚合20小时，得到聚丙烯腈纺丝原液。
2)凝固成型
采用湿法纺丝，聚合液由喷丝头喷出后，依次经过四级凝固浴凝固成型。凝固浴液组成：溶剂为二甲基甲酰胺、凝固剂为水、调节剂为乙醇。
a)一级凝固成型
凝固浴液的温度为55℃；凝固牵伸率为0.7倍；凝固浴液循环流速为7mm/s；凝固停留时间为2min；凝固浴液中溶剂质量分数为65％；调节剂的物质量浓度为0.05mol/L。
b)二级凝固成型
凝固浴液的温度为62℃；凝固牵伸率为1.2倍；凝固浴液循环流速为8mm/s；凝固停留时间为1.5min；凝固浴液中溶剂质量分数为37％；调节剂的物质量浓度为0.03mol/L。
c)三级凝固成型
凝固浴液的温度为65℃；凝固牵伸率为1.3倍；凝固浴液循环流速为10mm/s；凝固停留时间为1min；凝固浴液中溶剂质量分数为14％；调节剂的物质量浓度为0.02mol/L。
d)四级凝固成型
凝固浴液的温度为75℃；凝固牵伸率为1.5倍；凝固浴液循环流速为10mm/s；凝固停留时间为0.6min；凝固浴液中溶剂质量分数为6％；调节剂物质量浓度为0.02mol/L。
3)水洗工艺
水洗温度为70℃；水洗时间为2min。
4)热水牵伸工艺
丝束在80-95℃热水中实现牵伸，牵伸倍率为2倍。
5)上油工艺
使用自主调配的有机硅油，油剂使用浓度为0.8％。
6)干燥致密化工艺
温度梯度级数为16级；温度梯度依次为：95℃、95℃、98℃、98℃、100℃、100℃、102℃、105℃、108℃、108℃、110℃、110℃、115℃、115℃、118℃、118℃；每级干燥时间为6s。
7)蒸汽牵伸及收缩热定型工艺
蒸汽牵伸工艺：以饱和水蒸汽为介质，对丝束施加高倍牵伸，饱和水蒸汽压力为0.15MPa；牵伸倍数为2倍；蒸汽牵伸停留时间为3s。
收缩热定型工艺：以过热蒸汽为介质，过热蒸汽温度为150℃；牵伸倍率为0.92倍；收缩热定型停留时间为3s。
8)预氧化工艺
热空气介质下，采用5级预氧化工艺。预氧化温度依次为：195℃、210℃、225℃、235℃、253℃；预氧化总牵伸倍数为1.2倍；预氧化总停留时间为60min。
9)低温碳化工艺
高纯氮气保护条件下，低温碳化温度为300-900℃；低温碳化时间为4min。
10)高温碳化工艺
高纯氮气保护条件下，3级高温碳化处理。碳化温度依次为为900℃、1100℃、1400℃；高温碳化时间为2min。
实施例30
与实施例29的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇。
实施例31
与实施例29的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为氨水。
实施例32
与实施例29的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为碳酸氢铵。
对于实施例29-实施例32，从表1、表2的数据可以看出：
(1)在实施例29的基础上，通过改变调节剂的种类可以使聚丙烯腈基碳纤维具有不同的表面沟槽结构。
(2)当凝固浴液中的溶剂为二甲基甲酰胺时：
调节剂选用乙醇使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构最优异；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能最优异。
调节剂选用正丙醇使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构优异；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能优异。
调节剂选用氨水时不及调节剂选用乙醇或正丙醇时使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构、力学性能好。
调节剂选用碳酸氢铵时，使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构、力学性能较差。
另外，对比实施例29-32与实施例1-4，可以看出，改变凝固成型的工艺、干燥致密化工艺，如级数、温度等条件，也能影响聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构，但是差别较小，可以在改变调节剂种类的基础上，实现对聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构进一步微调。
实施例33
与实施例29的不同之处在于：(1)纺丝原液制备的步骤中的溶剂种类由二甲基甲酰胺更换为二甲基亚砜；(2)将凝固浴液中的溶剂种类更换为二甲基亚砜。
实施例34
与实施例33的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇。
实施例35
与实施例33的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为氨水。
实施例36
与实施例33的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为碳酸氢铵。
实施例37
与实施例29的不同之处在于：(1)纺丝原液制备的步骤中的溶剂种类由二甲基甲酰胺更换为二甲基乙酰胺；(2)将凝固浴液中的溶剂种类更换为二甲基乙酰胺。
实施例38
与实施例37的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇。
实施例39
与实施例37的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为氨水。
实施例40
与实施例37的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为碳酸氢铵。
实施例41
与实施例29的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为乙醇+氨水；其中，乙醇占调节剂总量的50wt％、氨水占调节剂总量的50wt％。
实施例42
与实施例29的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为乙醇+碳酸氢铵；其中，乙醇占调节剂总量的50wt％、碳酸氢铵占调节剂总量的50wt％。
实施例43
与实施例29的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇+氨水；其中，正丙醇占调节剂总量的50wt％、氨水占调节剂总量的50wt％。
实施例44
与实施例29的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇+碳酸氢铵；其中，正丙醇占调节剂总量的50wt％、碳酸氢铵占调节剂总量的50wt％。
实施例45
与实施例29的不同之处在于：(1)纺丝原液制备的步骤中的溶剂种类由二甲基甲酰胺更换为碳酸丙烯酯；(2)将凝固浴液中的溶剂种类更换为碳酸丙烯酯。
实施例46
与实施例45的不同之处在于：将将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇。
实施例47
与实施例45的不同之处在于：将将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为氨水。
实施例48
与实施例45的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为碳酸氢铵。
实施例49
与实施例45的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为乙醇+碳酸氢铵；其中，乙醇占调节剂总量的20wt％、碳酸氢铵占调节剂总量的80％。
实施例50
与实施例29的不同之处在于：(1)纺丝原液制备的步骤中的溶剂种类由二甲基甲酰胺更换为γ-丁内酯；(2)将凝固浴液中的溶剂种类更换为γ-丁内酯。
实施例51
与实施例50的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇。
实施例52
与实施例50的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为氨水。
实施例53
与实施例50的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为碳酸氢铵。
实施例54
1)纺丝原液制备
将单体丙烯腈/衣康酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸按97.8/1.00/1.2配比，加入带有搅拌装置的反应器中，总单体占溶液的质量百分数为25％，引发剂偶氮二异丁氰的用量为单体总重量的2％，以二甲基甲酰胺为溶剂，进行溶液聚合。聚合过程中，首先向反应器中通入高纯氮气鼓泡15分钟，置换反应系统的空气，然后开始搅拌并升温至60℃，在氮气保护下，恒温聚合20小时，得到三元共聚聚丙烯腈基碳纤维纺丝原液。
2)聚合液凝固成型
采用湿法纺丝，聚合液由喷丝头喷出后，依次经过二级凝固浴凝固成型。凝固浴液组成：溶剂—二甲基甲酰胺、凝固剂—水、调节剂—乙醇。
a)第一级凝固成型
凝固浴液温度：35℃；凝固牵伸率：0.95倍；凝固浴液循环流速：14mm/s；凝固停留时间：0.2min；凝固浴液中溶剂质量分数：55％；调节剂的物质量浓度：0.01mol/L。
b)第二级凝固成型
凝固浴液温度：65℃；凝固牵伸率：1.05倍；凝固浴液循环流速：4mm/s；凝固停留时间：0.3min；凝固浴液中溶剂质量分数：15％；调节剂物质量浓度：0.03mol/L。
3)水洗工艺
水洗温度：70℃；水洗时间：2min。
4)热水牵伸工艺
丝束在80-95℃热水中实现牵伸，牵伸倍率：2倍。
5)上油工艺
使用自主调配的有机硅油，油剂使用浓度：0.8％。
6)干燥致密化工艺
温度梯度级数：6级，温度梯度依次为：100、102、108、110、115、120；每级干燥时间：4s。
7)蒸汽牵伸及收缩热定型工艺
蒸汽牵伸工艺：以饱和水蒸汽为介质，对丝束施加高倍牵伸，饱和水蒸汽压力：0.15MPa；牵伸倍数：2倍；蒸汽牵伸停留时间：3s。
收缩热定型工艺：以过热蒸汽为介质，过热蒸汽温度：150℃；牵伸倍率：0.92倍；收缩热定型停留时间：3s。
8)预氧化工艺
热空气介质下，采用5级预氧化工艺。预氧化温度依次为：198、212、228、238、258℃；预氧化总牵伸倍数：1.25倍；预氧化总停留时间：50min。
9)低温碳化工艺
高纯氮气保护条件下，低温碳化温度：300-900℃；低温碳化时间：4min。
10)高温碳化工艺
高纯氮气保护条件下，3级高温碳化。碳化温度依次为：900、1100、1400℃；高温碳化时间：2min。
实施例55
与实施例54的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇。
实施例56
与实施例54的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为氨水。
实施例57
与实施例54的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为碳酸氢铵。
对于实施例54-实施例57，从表1、表2的数据可以看出：
(1)在实施例54的基础上，通过改变调节剂的种类可以使聚丙烯腈基碳纤维具有不同的表面沟槽结构。
(2)当凝固浴液中的溶剂为二甲基甲酰胺时：
调节剂选用乙醇、正丙醇使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构优异；同时，使聚丙烯腈基碳纤维的力学性能优异。
调节剂选用氨水、碳酸氢铵时，使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构、力学性能较差。
另外，对比实施例54-57与实施例29-32及1-4，可以看出，改变凝固成型的工艺、干燥致密化工艺，如级数、温度等条件，也能影响聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构，但是差别较小，可以在改变调节剂种类的基础上，实现对聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构进一步微调。
实施例58
与实施例54的不同之处在于：(1)纺丝原液制备的步骤中的溶剂种类由二甲基甲酰胺更换为二甲基亚砜；(2)将凝固浴液中的溶剂种类更换为二甲基亚砜。
本实施例制备的聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构参见图5所示。
实施例59
与实施例58的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇。
本实施例制备的聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构参见图6所示。
实施例60
与实施例58的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为氨水。
本实施例制备的聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构参见图7所示。
实施例61
与实施例58的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为碳酸氢铵。
本实施例制备的聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构参见图8所示。
实施例62
与实施例54的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为乙醇+氨水；其中，乙醇占调节剂总量的10wt％、氨水占调节剂总量的90wt％。
实施例63
与实施例54的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为乙醇+碳酸氢铵；其中，乙醇占调节剂总量的10wt％、碳酸氢铵占调节剂总量的90wt％。
实施例64
与实施例54的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇+氨水；其中，正丙醇占调节剂总量的10wt％、氨水占调节剂总量的90wt％。
实施例65
与实施例54的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由乙醇更换为正丙醇+碳酸氢铵；其中，正丙醇占调节剂总量的10wt％、碳酸氢铵占调节剂总量的90wt％。
实施例66
与实施例2的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由正丙醇更换为正丁醇。
实施例67
与实施例2的不同之处在于：将凝固浴液中的调节剂的种类由正丙醇更换为异丁醇。
对比实施例2、实施例66、实施例67及表1、表2的数据发现：调节剂分别选用正丙醇、正丁醇、异丁醇时，使聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构相当、力学性能也相当。
表1为实施例1-67所制备的聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构表征数据
Figure BDA0002067515150000301
Figure BDA0002067515150000311
Figure BDA0002067515150000321
Figure BDA0002067515150000331
综上，从表1可以看出：
(1)在聚丙烯腈基碳纤维的制备过程中，采用本发明的调控方法，不改变调节剂的浓度情形下，更换调节剂的种类，能有效地调控聚丙烯腈基碳纤维的表面结构。具体地，能将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构调控在如下范围内：
沟槽的最大深度为0.06-0.65μm；纤维表面粗糙度为0.01-0.12μm；沟槽槽顶的平均间距为0.1-0.6μm、、平均沟槽深度为0.043-0.49μm。
较佳的，将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构控制在如下范围内：沟槽的最大深度为0.06-0.2μm；纤维表面粗糙度为0.01-0.035μm；沟槽槽顶的平均间距为0.1-0.2μm、平均沟槽深度为0.043-0.18μm。
(2)不管凝固浴液采用哪一种溶剂，选用每一设定类型的调节剂均能使聚丙烯腈基碳纤维的沟槽结构调控在设定的范围内；具体如下：
当调节剂为乙醇时，将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.06-0.28μm、沟槽槽顶的平均间距为0.10-0.25μm、纤维表面粗糙度为0.01-0.04μm、平均沟槽深度为0.043-0.2μm、沟槽轴向平行性好。
当调节剂包括0-90wt％的乙醇和10-100wt％的氨水时，将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.20-0.42μm、沟槽槽顶的平均间距为0.27-0.46μm、纤维表面粗糙度为0.03-0.07μm、平均沟槽深度为0.15-0.32μm、沟槽轴向平行性较好。
当调节剂包括0-90wt％的乙醇和10-100wt％的碳酸氢铵时，将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.36-0.55μm、沟槽槽顶的平均间距为0.40-0.52μm、纤维表面粗糙度为0.06-0.10μm、平均沟槽深度为0.27-0.4μm。
当调节剂为正丙醇时，将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.15-0.32μm、沟槽槽顶的平均间距为0.18-0.35μm、纤维表面粗糙度为0.03-0.06μm、平均沟槽深度为0.12-0.24μm、沟槽轴向平行性较好；
当调节剂包括0-90wt％的正丙醇和10-100wt％的氨水时，将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.27-0.48μm、沟槽槽顶的平均间距为0.32-0.50μm、纤维表面粗糙度为0.05-0.09μm、平均沟槽深度为0.2-0.34μm、沟槽轴向平行性较好。
当调节剂包括0-90wt％的正丙醇和10-100wt％的碳酸氢铵时，将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.43-0.65μm、沟槽槽顶的平均间距为0.44-0.60μm、纤维表面粗糙度为0.07-0.12μm、沟槽平均深度为0.31-0.49μm。
表2为实施例1-67所制备聚丙烯腈基碳纤维的力学性能表征数据
Figure BDA0002067515150000341
Figure BDA0002067515150000351
Figure BDA0002067515150000361
由表2可以看出：在聚丙烯腈基碳纤维的制备过程中，采用本发明提供的聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法，不仅实现了沟槽结构可控，而且还提高了纤维的均质程度，最终使聚丙烯腈基碳纤维的强度为4.2-5.75GPa，拉伸模量为230-323GPa。
对照表1和表2可以看出：当聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构较好时，聚丙烯腈基碳纤维的拉伸强度、拉伸模量也较好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法，其特征在于，在聚丙烯腈基碳纤维制备步骤的凝固成型步骤中：
将由喷丝装置喷出的纺丝细流凝固成型为初生纤维；其中，通过调节凝固浴液的溶度参数，来调控聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构；所述凝固浴液包括溶剂、凝固剂和调节剂；通过所述调节剂调节所述凝固浴液的溶度参数；
其中，所述将纺丝细流凝固成型为初生纤维的步骤，包括：使纺丝细流依次经过多级凝固浴的凝固成型，得到初生纤维；所述凝固浴的级数为2-8级；在一级凝固浴中：凝固浴液的温度为35-65℃、凝固牵伸率为0.4-1倍、凝固浴液循环流速为4-14mm/s、凝固停留时间为0.2-3min、凝固浴液中的溶剂质量分数为55-70%、凝固浴液中的调节剂物质量浓度为0.01-0.1mol/L；在最后一级凝固浴中：凝固浴液的温度为65-95℃、凝固牵伸率为1-2倍、凝固浴液循环流速为4-14mm/s、凝固停留时间为0.3-1min、凝固浴液中的溶剂质量分数为0-15%、凝固浴液中的调节剂物质量浓度为0.01-0.03mol/L；后一级凝固浴液的温度高于前一级凝固浴的温度，且温度梯度为2-10℃；后一级的凝固停留时间小于前一级的凝固停留时间，且相邻两级的停留时间差值为0.1-0.5min；后一级凝固浴液中的溶剂质量分数小于前一级凝固浴液中的溶剂质量分数；后一级凝固浴液中的调节剂物质量浓度小于前一级凝固浴液中调节剂物质量浓度；
其中，在对所述初生纤维依次进行水洗、热水牵伸、上油处理后，再进行干燥致密化的步骤；其中，所述干燥致密化的步骤包括：对纤维依次进行多级干燥致密化处理；其中，所述干燥致密化的级数为6-18级；后一级干燥致密化的温度高于前一级干燥致密化的温度；第一级干燥致密化的温度为80-100℃；最后一级干燥致密化的温度为115-135℃；相邻两级的干燥致密化的温差为0-8℃；每级干燥致密化的时间为4-9s；
当所述调节剂为乙醇时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.06-0.28μm、沟槽槽顶的平均间距为0.10-0.25μm、纤维表面粗糙度为0.01-0.04μm、平均沟槽深度为0.043-0.2μm；
当所述调节剂包括0-90wt%的乙醇和10-100wt%的氨水时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.20-0.42μm、沟槽槽顶的平均间距为0.27-0.46μm、纤维表面粗糙度为0.03-0.07μm、平均沟槽深度为0.15-0.32μm；
当所述调节剂包括0-90wt%的乙醇和10-100wt%的碳酸氢铵时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.36-0.55μm、沟槽槽顶的平均间距为0.40-0.52μm、纤维表面粗糙度为0.06-0.10μm、平均沟槽深度为0.27-0.4μm；
当所述调节剂为正丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种或多种时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.15-0.32μm、沟槽槽顶的平均间距为0.18-0.35μm、纤维表面粗糙度为0.03-0.06μm、平均沟槽深度为0.12-0.24μm；
当所述调节剂包括0-90wt%的醇和10-100wt%的氨水，且所述醇为正丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种或多种时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.27-0.48μm、沟槽槽顶的平均间距为0.32-0.50μm、纤维表面粗糙度为0.05-0.09μm、平均沟槽深度为0.20-0.34μm；
当所述调节剂包括0-90wt%的醇和10-100wt%的碳酸氢铵，且所述醇为正丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种或多种时，所述调控方法将聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽调控为如下结构：沟槽的最大深度为0.43-0.65μm、沟槽槽顶的平均间距为0.44-0.60μm、纤维表面粗糙度为0.07-0.12μm、平均沟槽深度为0.31-0.49μm。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法，其特征在于，所述凝固剂为水；和/或
所述溶剂选用二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯中一种或多种。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法，其特征在于，
所述凝固浴液中的溶剂与纺丝液中的溶剂类型一致。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法，所述凝固浴的级数为4-8级。
5.根据权利要求1-4任一项所述的聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽的调控方法，其特征在于，
沟槽的最大深度为0.06-0.2μm、纤维表面粗糙度为0.01-0.035μm、沟槽槽顶的平均间距为0.1-0.2μm、平均沟槽深度为0.043-0.18μm。
6.一种聚丙烯腈基碳纤维，其特征在于，所述聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构如下：沟槽的最大深度为0.06-0.65μm、纤维表面粗糙度为0.01-0.12μm、沟槽槽顶的平均间距为0.1-0.6μm、平均沟槽深度为0.043-0.49μm；在所述聚丙烯腈基碳纤维的制备过程中，利用权利要求1-5任一项所述的聚丙烯腈基碳纤维表面沟槽结构的调控方法，调控聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构。
7.根据权利要求6所述的聚丙烯腈基碳纤维，其特征在于，
聚丙烯腈基碳纤维的表面沟槽结构如下：沟槽的最大深度为0.06-0.2μm、纤维表面粗糙度为0.01-0.035μm、沟槽槽顶的平均间距为0.1-0.2μm、平均沟槽深度为0.043-0.18μm。
8.根据权利要求6所述的聚丙烯腈基碳纤维，其特征在于，
所述聚丙烯腈基碳纤维的直径为5-7μm；
所述聚丙烯腈基碳纤维的体密度为1.74-1.82 g/cm3。
9.根据权利要求6所述的聚丙烯腈基碳纤维，其特征在于，
所述聚丙烯腈基碳纤维的拉伸强度为4.2-5.75 GPa；
所述聚丙烯腈基碳纤维的拉伸模量为230-323 GPa。
CN201910426011.9A 2019-05-21 2019-05-21 一种聚丙烯腈基碳纤维及其表面沟槽结构的调控方法 Active CN110042507B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910426011.9A CN110042507B (zh) 2019-05-21 2019-05-21 一种聚丙烯腈基碳纤维及其表面沟槽结构的调控方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910426011.9A CN110042507B (zh) 2019-05-21 2019-05-21 一种聚丙烯腈基碳纤维及其表面沟槽结构的调控方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110042507A CN110042507A (zh) 2019-07-23
CN110042507B true CN110042507B (zh) 2020-09-29

Family

ID=67282997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910426011.9A Active CN110042507B (zh) 2019-05-21 2019-05-21 一种聚丙烯腈基碳纤维及其表面沟槽结构的调控方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110042507B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111088539B (zh) * 2020-01-13 2022-03-04 中原工学院 具有线性沟槽特征的微纳米纤维材料及其有序成型方法
CN112725940B (zh) * 2020-12-04 2022-12-30 常州市宏发纵横新材料科技股份有限公司 一种高树脂浸润性聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法
CN112877813B (zh) * 2021-01-20 2022-08-05 中国科学院山西煤炭化学研究所 粗旦化高强中模聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法
CN112899807B (zh) * 2021-01-21 2022-04-15 中国科学院山西煤炭化学研究所 高强、高模、高韧性聚丙烯腈纤维及其制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102677209A (zh) * 2012-05-22 2012-09-19 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种聚丙烯腈基原丝凝固浴溶液及制备方法和应用
CN102733009B (zh) * 2012-06-26 2014-01-22 北京化工大学 一种具有规整表面沟槽的高强度聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法
CN104073895A (zh) * 2014-07-03 2014-10-01 东华大学 一种取向沟槽微/纳米纤维及其制备方法
CN105755581A (zh) * 2016-02-26 2016-07-13 中复神鹰碳纤维有限责任公司 聚丙烯腈基碳纤维原丝的湿法纺丝制备方法
CN109402790A (zh) * 2018-09-20 2019-03-01 北京化工大学 用于获取高强高模碳纤维的高取向度聚丙烯腈原丝及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN110042507A (zh) 2019-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110042507B (zh) 一种聚丙烯腈基碳纤维及其表面沟槽结构的调控方法
CN110093677B (zh) 一种聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法
CN101724922B (zh) 一种碳纤维用高强聚丙烯腈基原丝的制备方法
CN102534870B (zh) 一种石墨烯改性的聚丙烯腈基碳纤维的制备方法
WO2016127465A1 (zh) 一种高强聚丙烯腈纳米复合纤维的制备方法
KR102507899B1 (ko) 폴리아크릴로니트릴 섬유의 치밀화
CN110129902B (zh) 聚丙烯腈纤维及凝固成型方法、聚丙烯腈基碳纤维及制备方法
CN109023594B (zh) 超高强度、中高模量属性的聚丙烯腈碳纤维及其制备方法
CN101910480A (zh) 耐燃纤维和碳纤维的制造方法
CN111139554B (zh) 高浸透性聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法
CN110409018A (zh) 干喷湿纺高强高模耐磨聚丙烯腈基碳纤维的制备方法
US9109305B2 (en) Preparation method for hollow carbon fiber
An et al. Tuning the surface grooves of carbon fibers by dry-jet gel-spinning
KR20130056730A (ko) 탄소섬유용 전구체 섬유의 제조방법
CN110359114B (zh) 一种聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法
CN110565212A (zh) 一种高性能低成本聚丙烯腈基碳纤维的制备方法
CN111945251A (zh) 超高强度中等模量聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法
CN111218733B (zh) 一种大直径高强中模碳纤维的制备方法
CN115772719A (zh) 一种聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法
CN105442096A (zh) 一种降低聚丙烯腈基碳纤维石墨化温度的方法
CN115434040B (zh) 中空碳纤维的制备方法
WO2018047692A1 (ja) 凝固糸およびその製造方法、ならびに炭素繊維前駆体繊維、炭素繊維の製造方法
CN111621878B (zh) 一种具有表面沟槽结构的大直径高强中模、高强高模碳纤维及其制备方法
CN111088540B (zh) 高性能聚丙烯腈纤维的制备方法
CN111088532B (zh) 高性能聚丙烯腈碳纤维原丝的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230330

Address after: 030100 Jinyi Village, Yangqu County, Taiyuan City, Shanxi Province

Patentee after: SHANXI GANGKE CARBON MATERIALS CO.,LTD.

Address before: 030001 No. 27 Taoyuan South Road, Shanxi, Taiyuan

Patentee before: INSTITUTE OF COAL CHEMISTRY, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES