一种高性能聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法

摘要

本发明涉及一种高性能聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)将少量超高分子量聚丙烯腈树脂溶解于有机溶剂中得到聚丙烯腈稀溶液；(2)将一定量的常规分子量聚丙烯腈聚合体溶解于超高分子量聚丙烯腈稀溶液中得到聚丙烯腈纺丝原液；(3)采用干湿法纺丝的方法得到初生聚丙烯腈原丝；(4)初生原丝经水洗拉伸、二级热水拉伸、干燥致密化和饱和蒸汽拉伸制得高强度聚丙烯腈基碳纤维原丝。与现有技术相比，本发明可以实现制备强度高、模量高、取向度高、纤度小的优质聚丙烯腈基碳纤维原丝。

主权项

一种高性能聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)超高分子量聚丙烯腈稀溶液的配制将少量超高分子量聚丙烯腈树脂加入有机溶剂中，在50～60℃的温度下匀速搅拌2～5小时，得到超高分子量聚丙烯腈稀溶液，所述的有机溶剂与超高分子量聚丙烯腈树脂的质量比为(24～999)∶1；(2)纺丝原液的配制将常规分子量聚丙烯腈树脂加入上述超高分子量聚丙烯腈稀溶液中，所述的常规分子量聚丙烯腈树脂与超高分子量聚丙烯腈树脂的质量比为(4～250)∶1，在50～60℃的温度下匀速搅拌2～5小时；再将温度升至70～90℃，继续搅拌3～8小时，使其充分溶解后停止搅拌；所得的溶液经过过滤、65～85℃下静置脱泡后制得聚丙烯腈纺丝原液；(3)纺丝和拉伸在干湿法纺丝设备上将步骤(2)所得聚丙烯腈纺丝原液从喷丝头挤出，经过一定长度的空气段后进入温度为0～40℃的凝固浴凝固成形得到初生原丝，控制第一卷绕辊的卷绕速度将初生原丝导入水洗浴中；将初生原丝在30～60℃水洗浴中水洗并拉伸1.2～2倍，然后在70～85℃的热水中拉伸1.5～2.5倍，最后在90～99℃的热水中拉伸1.5～3倍，得到二级热水拉伸原丝；(4)高温拉伸将步骤(3)所得经过二级热水拉伸原丝在110～140℃的干热空气中进行干燥致密化，然后在120～170℃的饱和水蒸气中拉伸1.5～3倍；最后用去离子水洗涤以除去残留的溶剂，并干燥至恒重即得产品。