一种低表面缺陷碳纤维的制备方法

摘要

一种低表面缺陷碳纤维的制备方法，所述的制备方法前驱体采用干喷湿纺聚丙烯腈原丝，在温度为180~280℃范围内，通过调节牵伸量，控制丝束张力，在有氧条件下进行预氧化反应。预氧化纤维在300~900℃范围内，在惰性气体保护下，进行预碳化处理。随后，在1000~1400℃温度范围内，在惰性气体保护下，进行碳化处理，制得含碳量94%以上的碳纤维；再经过表面处理、上浆、干燥、卷绕制得碳纤维成品；本发明的优点是：通过优化预氧化、碳化过程中组织结构转变，有效避免纤维在牵伸时被拉断，提高产品的质量和强度。

主权项

一种低表面缺陷碳纤维的制备方法，驱体采用的是干喷湿纺聚丙烯腈原丝，其特征在于，包括：预氧化阶段：原料聚丙烯腈原丝在180~300℃的条件下在预氧化炉中进行预氧化反应，采用梯度预氧化温度设置，温区数量在2~30个之间，预氧化反应时间为30~80min，牵伸率为‑20~10%，牵伸量为‑20~10%，聚丙烯腈丝束张力为5~30N之间；（2）预碳化阶段：步骤（1）中获得的预氧化聚丙烯腈丝束发生热解反应，分子链上的O以CO、CO2、H2O等小分子形式脱除，分子链末端为环化的‑CN以低聚物形式脱除，纤维发生约45%的失重；在此阶段，纤维结构由梯形结构转变为网状结构，发生收缩，纤维结构转变，此时预碳化时间为45~180S，牵伸量为‑10~10%，丝束张力为5~20N之间；（3）碳化阶段：将步骤（2）中预碳化聚丙烯腈丝束，即纤维，置于1000~1400℃的条件下，采用梯度升温方式，分子链上残留的N部分以NH3等脱除，纤维结构由网状结构转变为乱层石墨结构，碳化时间为45~180S，牵伸量为‑10~0%，张力为10~50N之间；（4）碳化阶段获得的纤维经过表面处理、上浆、干燥、卷绕制得碳纤维成品。