[发明专利]用于生产碳纤维的方法以及由其制造的碳纤维

权利要求书

1.一种用于生产碳纤维的方法，所述方法包括：

a)制备聚合物溶液或熔融聚合物；

b)将在步骤(a)中制备的所述聚合物溶液或所述熔融聚合物纺丝；由此形成碳纤维前体纤维；

c)通过一个或多个拉延和洗涤浴来拉延所述碳纤维前体纤维，得到基本上不含溶剂的拉延的碳纤维前体纤维；以及

d)将步骤c)的所述拉延的碳纤维前体纤维氧化以形成稳定的碳纤维前体纤维，并且然后将所述稳定的碳纤维前体纤维碳化，由此生产碳纤维；

其中在步骤a)至c)的至少一个中存在至少一种含有C＝N亚胺基团的有机阳离子的盐。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚合物溶液或熔融聚合物包含基于聚丙烯腈的(PAN)聚合物。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)包括制备聚合物溶液。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，制备所述聚合物溶液包括：在介质中，典型地在一种或多种溶剂中形成所述聚合物，所述聚合物可溶于其中而形成溶液；以及任选地将所述含有C＝N亚胺基团的有机阳离子的盐添加至所述溶液以形成所述聚合物溶液。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，以相对于所述聚合物溶液的重量从0至2wt％、典型地0.5至1wt％的量将所述含有C＝N亚胺基团的有机阳离子的盐添加至所述聚合物溶液。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，制备所述聚合物溶液包括：在介质中，典型地在水性介质中形成所述聚合物，所述聚合物微溶或不溶于其中而形成混合物；任选地将含有C＝N亚胺基团的有机阳离子的盐添加至所述混合物；分离所得的聚合物；以及将所述所得的聚合物溶解在一种或多种溶剂中以形成所述聚合物溶液。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，添加至所述混合物的所述含有C＝N亚胺基团的有机阳离子的盐呈水溶液的形式，所述盐在所述水溶液中的浓度为相对于所述水溶液的重量2wt％至30wt％，典型地5wt％至20wt％。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)包括制备熔融聚合物。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，制备所述熔融聚合物包括：在介质中，典型地在水性介质中形成所述聚合物，所述聚合物微溶或不溶于其中而形成混合物；任选地将含有C＝N亚胺基团的有机阳离子的盐添加至所述混合物；分离所得的聚合物；以及加热所述聚合物直至其处于熔融状态。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，所述聚合物通过使配制物聚合制造，所述配制物包含丙烯腈和相对于所述配制物的重量按重量计小于或等于20％、典型地小于或等于10％、更典型地小于或等于5％的共聚单体。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，所述聚合物通过使配制物聚合制造，所述配制物包含相对于组分的总重量按重量计大于或等于90％的丙烯腈、小于或等于5％的共聚单体以及小于或等于1％的引发剂。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，通过使丙烯腈与共聚单体聚合来制造所述聚合物，所述共聚单体选自由以下各项组成的组：甲基丙烯酸(MAA)，丙烯酸(AA)，衣康酸(ITA)，基于乙烯基的酯，典型地，甲基丙烯酸酯(MA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、乙酸乙烯酯(VA)、丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸乙酯(EMA)；以及其他乙烯基衍生物，典型地，乙烯基咪唑(VIM)、丙烯酰胺(AAm)和双丙酮丙烯酰胺(DAAm)；及其混合物。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，通过使丙烯腈与共聚单体聚合来制造所述聚合物，所述共聚单体选自由以下各项组成的组：衣康酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯及其混合物。