高强度高模量碳纤维的制备方法

摘要

高强度高模量碳纤维的制备方法，其特征在于，将聚丙烯腈共聚纤维置于温度为160～180℃的热处理炉中，热处理时间为4～8分钟，并施以2～12％的牵伸比，以聚丙烯腈共聚纤维中无定形区分子链的取向度fa值作为结构控制指标。选择fa值在35～45％范围的纤维进行热氧稳定化、低温碳化和高温碳化处理制得碳纤维。本发明制得的碳纤维的拉伸强度高于3.6GPa、拉伸模量高于240GPa。

主权项

高强度高模量碳纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在热氧稳定化之前，将共聚物中丙烯腈单体的质量含量不低于90％的聚丙烯腈共聚纤维置于温度为160～180℃的热处理炉中，热处理时间为4～8分钟，并施以2～12％的牵伸比进行低温同步改性处理；以聚丙烯腈共聚纤维中无定形区分子链的取向度fa值作为上述处理纤维的结构控制指标，选择无定形区中聚丙烯腈分子链的取向度fa值在35～45％范围的低温同步改性后的聚丙烯腈共聚纤维；其中，fa＝(fchain‑β·fc)/(1‑β)，式中：fchain为聚丙烯腈分子链沿纤维轴向的平均取向度，通过偏振光红外扫描分析获得；fc为聚丙烯腈晶体沿纤维轴向的取向度，β为聚丙烯腈共聚纤维的结晶度，通过广角X射线衍射分析获得；将选择的低温同步改性处理后的聚丙烯腈共聚纤维进行热氧稳定化和碳化处理制得碳纤维。