一种降低聚丙烯腈基碳纤维石墨化温度的方法

摘要

本发明公开了一种降低聚丙烯腈基碳纤维石墨化温度的方法，本发明是现有的碳纤维制备工艺技术的基础上，提供一种聚丙烯腈/石墨烯量子点复合物基碳纤维的制备方法，与现有的聚丙烯腈基碳纤维制备技术相比，利用该方法不仅显著降低了石墨化温度80℃～400℃，并且所得碳纤维断裂强度提高了5％～20％，弹性模量提高了10％～30％，是一种高效、可靠的具有良好应用前景的制备方法。

主权项

一种降低聚丙烯腈基碳纤维石墨化温度的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)量取两份同一溶剂，分别为溶剂A和溶剂B，在溶剂B中加入石墨烯量子点，超声或高压均质机分散均匀后得到石墨烯量子点悬浮液，所述石墨烯量子点在溶剂B中的质量分数为1％～12％；在溶剂A中加入聚丙烯腈粉末，室温下溶胀24h～72h后缓慢加热至40℃～75℃，搅拌后得到分散均匀的聚丙烯腈溶液；将石墨烯量子点悬浮液少量多次地加入到聚丙烯腈溶液中，在20℃～75℃条件下搅拌1～24小时后进行脱泡，脱泡时间为12～24h，脱泡温度为45℃～75℃，得到石墨烯量子点改性的聚丙烯腈纺丝原液；所述的石墨烯量子点占聚丙烯腈的质量百分比为0.1％～5％，所述石墨烯量子点改性的聚丙烯腈纺丝原液中，石墨烯量子点占0.1～5重量份，聚丙烯腈占100重量份，溶剂A和溶剂B总量占203.2～945重量份；2)将步骤1)中得到的纺丝原液进行湿法或干喷湿纺纺丝工艺，得到石墨烯量子点改性的聚丙烯腈原丝；3)将步骤2)中得到的聚丙烯腈原丝置于180℃～300℃下进行预氧化，预氧化时间为0.5min～2min，得到产物A；将产物A置于450℃～950℃下进行低温石墨化，低温碳化时间为0.5min～2min，得到产物B；将产物B置于1300℃～1900℃条件下进行高温石墨化，石墨化时间为0.3min～2min，得到聚丙烯腈/石墨烯量子点高强度高模量碳纤维。