[发明专利]一种连续高性能中间相沥青基炭纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及沥青纤维技术领域，具体说是一种连续高性能中间相沥青基炭纤维的制备方法。

背景技术

20世纪60年代，日本发明了沥青基炭纤维的制备工艺。随后沥青基炭纤维的研究在国外得到飞速发展，而我国虽在此领域取得一定的研究成果，但还没有形成生产能力。沥青基炭纤维的原料较为广泛，煤及石油加工副产品以及合成沥青等均可作为沥青基炭纤维的原料。我国煤炭资源丰富，煤沥青及煤加工副产品合成沥青为原料制备纺丝沥青发展前景十分乐观。现有连续高性能中间相沥青基炭纤维的制备方法，工艺复杂、可控性差、产量低、连续化热处理设备无法满足实际需求，从而制备的中间相沥青基炭纤维性能无法与国外产品相媲美。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺点，提供一种方法简单、可控性好的连续高性能中间相沥青基炭纤维的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种连续高性能中间相沥青基炭纤维的制备方法，其特征在于所述的制备方法按下述步骤进行：

(1)采用中间相萘系合成沥青作为原料进行纺丝，将纺好的连续沥青基炭纤维原丝通过回丝机构有规律的绕到带有微孔的石墨坩埚中；

(2)将石墨坩埚置于预氧化炉内，通入空气对预氧化炉内的炭纤维原丝进行预氧化。预氧化炉以0.1～5℃/min升温至200～350℃，保温3～20h，空气流量为0.5～5L/min；

(3)预氧化结束后，对炉子进行抽真空，通入惰性气体使预氧化炉保持常压，惰性气体的流量为0.5～5L/min，预氧化炉以0.1～5℃/min继续升温至400～600℃，保温0.5～5h；

(4)预氧化炉以0.1～5℃/min升温至800～1200℃，气氛及气体流量保持不变，保温0.5～5h；

(5)取出石墨坩埚置于密闭式真空中频感应石墨化炉进行石墨化处理，石墨化炉以5～40℃升温到2600～3000℃，保温1～30min。再将炉体冷却至常温，石墨化纤维进行上浆收卷，即可得到连续高强度、高模量和高导热中间相沥青基炭纤维，其拉伸强度为2.2～3.5GPa、弹性模量为600～750GPa和热导率为900～1100W/m*K。

所述步骤(1)中的制备连续中间相沥青基炭纤维原丝的原料为中间相含量100％的萘系合成沥青。

所述步骤(1)中的石墨坩埚微孔尺寸为0.5～2cm。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明采用中间相含量100％的萘系合成沥青作为原料进行纺丝，然后将纺好的连续中间相沥青基炭纤维原丝通过回丝机构有规律的绕到带有微孔的石墨坩埚中，在间歇式预氧化炉对其进行预氧化、低温炭化、高温炭化，在密闭式真空中频感应石墨化炉对其进行石墨化处理，最后对石墨化纤维进行上浆收卷，可得到连续高性能中间相沥青基炭纤维；该制备方法简单、产率高、可控性好、规避了国内连续石墨化炉无法升温至2800℃以上，制备的连续高强度、高模量和高导热中间相沥青基炭纤维的拉伸强度为2.2～3.5GPa、弹性模量为600～750GPa和热导率为900～1100W/m*K。

附图说明

图1为本发明的生产工艺流程示意图。

图2为带有微孔的石墨坩埚结构示意图。

以下结合附图通过较佳实施例对本发明进行详细说明。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1