[发明专利]一种高强型聚丙烯腈基碳纤维的生产方法

说明书

本发明属于碳纤维材料领域，尤其是一种高强型聚丙烯腈基碳纤维的生产方法，针对现有的纺丝液的生产条件较差，导致生产效率较低，且影响最终得到的聚丙烯腈基碳纤维的性能的问题，现提出如下方案，其包括以下步骤：S1：准备以下重量份原料：准备聚丙烯腈粉末30‑35份、氯化铜溶液15‑20份、共聚单体10‑15份和纳米胶粘剂5‑10份；S2：将聚丙烯腈粉末、氯化铜溶液、共聚单体和纳米胶粘剂加入高速搅拌机中，然后以40‑50℃/h的速度进行升温，边升温边搅拌，直至升温至220‑240℃，本发明能够提高生产效率，增强最终得到的聚丙烯腈基碳纤维的性能，节省成本。

技术领域

本发明涉及碳纤维材料技术领域，尤其涉及一种高强型聚丙烯腈基碳纤维的生产方法。

背景技术

碳纤维是由90％以上的碳元素组成的纤维。碳原子结构排列最规整的物质是金刚石，而碳纤维的结构近乎石墨结构，比金刚石结构的规整性稍差，具有较高的抗拉强度，碳纤维的强度约为钢的四倍，密度为钢的四分之一，碳纤维同时还具有耐高温、尺寸稳定、导电性好的优良性能。

申请号为201710095689.4的专利文件公开了高强型聚丙烯腈基碳纤维的生产方法，属于碳纤维材料技术领域。将聚丙烯腈树脂加入到氯化铜溶液进行溶解，得到粘度适宜的纺丝液，将纺丝液与有机溶剂混合后进行干法纺丝得到初生纤维，再经水洗、牵伸、干燥和热定型后得到聚丙烯腈纤维，然后将聚丙烯腈纤维放在空气中或其他氧化性气氛中进行低温热处理，保持其原来的纤维状态，聚丙烯腈纤维线性高分子受热氧化后形成黑色的预氧化纤维，再将预氧化纤维在氮气中进行高温处理，得到高强型聚丙烯腈基碳纤维。本发明所用热量可以充分利用化工厂富余的二次蒸汽或热水，不需要额外增加设备投资，且得到的聚丙烯腈基碳纤维的抗拉强度为6400-6500MPa，具有较好的技术应用效果，其纺丝液的生产条件较差，导致生产效率较低，且影响最终得到的聚丙烯腈基碳纤维的性能，因此，我们提出了一种高强型聚丙烯腈基碳纤维的生产方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明提出的一种高强型聚丙烯腈基碳纤维的生产方法，解决了纺丝液的生产条件较差，导致生产效率较低，且影响最终得到的聚丙烯腈基碳纤维的性能的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高强型聚丙烯腈基碳纤维的生产方法，包括以下步骤：

S1：准备以下重量份原料：准备聚丙烯腈粉末30-35份、氯化铜溶液15-20份、共聚单体10-15份和纳米胶粘剂5-10份；

S2：将聚丙烯腈粉末、氯化铜溶液、共聚单体和纳米胶粘剂加入高速搅拌机中，然后以40-50℃/h的速度进行升温，边升温边搅拌，直至升温至220-240℃，此时保持温度不变，进行抽真空处理，得到混合溶液；

S3：使用脱泡釜进行脱泡处理，控制脱泡釜内的压力为3-6kPa，然后储存在密闭环境下，经过在高真空度下脱除残余单体和气泡，经过多级过滤除去微小杂质；获得纺丝液；

S4：将纺丝液依次通过螺杆挤出机和纺丝机，得到纤维丝；

S5：将纤维丝在空气中加热至240-270℃进行反应，得到预氧化纤维；

S6：将预氧化纤维在氮气中加热至1100-1400℃，得到高强型聚丙烯腈基碳纤维。

优选的，所述S1中，共聚单体为醋酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸中的一种或多种组合。

优选的，所述S1中，准备以下重量份原料：准备聚丙烯腈粉末31-34份、氯化铜溶液16-19份、共聚单体11-14份和纳米胶粘剂6-9份。

优选的，所述S2中，将聚丙烯腈粉末、氯化铜溶液、共聚单体和纳米胶粘剂加入高速搅拌机中，然后以42-48℃/h的速度进行升温，边升温边搅拌，直至升温至225-230℃，此时保持温度不变，进行抽真空处理，得到混合溶液。