一种通过控制纤维径向结构制备高强度碳纤维的方法

摘要

一种通过控制纤维径向结构制备高强度碳纤维的方法，属于碳纤维技术领域。对聚丙烯腈共聚纤维进行热氧稳定化，其中稳定化前期温度范围为190~255℃，纤维停留时间为60分钟；在热氧稳定化后期，将纤维置于温度为260~280℃的热处理炉中，并通入氮气和空气以控制炉内气氛的氧气体积含量为19~20%，或通入氧气和空气以控制炉内气氛的氧气体积含量为22~25%，然后对纤维进行15~25分钟的氧诱导改性处理；将获得的氧化纤维进行低温和高温碳化处理。径向无序度变异系数DCV作为衡量和控制碳纤维径向聚集态结构均匀性的指标，其D_CV值在小于等于8.4%，其拉伸强度均高于3.6GPa。

主权项

一种通过控制纤维径向结构制备高强度碳纤维的方法，其特征在于，以聚丙烯腈共聚纤维为前躯体，包括以下步骤：对丙烯腈质量分数高于90％的聚丙烯腈共聚纤维进行热氧稳定化，其中稳定化前期温度范围为190～255℃，即初始温度为190℃，最终温度为255℃，纤维停留时间为60分钟；在热氧稳定化后期，将纤维置于温度为260～280℃的热处理炉中，并通入氮气和空气以控制炉内气氛的氧气体积含量为19～20％，或通入氧气和空气以控制炉内气氛的氧气体积含量为22～25％，对纤维进行15～25分钟的氧诱导改性处理；将获得的氧化纤维进行低温和高温碳化处理；是通过控制纤维径向结构均匀性以制备高强度碳纤维的，采用径向无序度变异系数(D_CV)作为衡量和控制碳纤维径向聚集态结构均匀性的指标，其D_CV值应小于等于8.4％；其中和D_SE分别为碳纤维单丝径向无序度的平均值和标准偏差；无序度为D＝I_D/I_G，其中I_D为拉曼光谱中1350cm^‑1附近D峰的强度，反映纤维内部的晶粒边界、无序结构的数量，I_G为拉曼光谱中1600cm^‑1附近G峰的强度，是碳纤维内部有序结构的量度。