一种碳纳米管增强的聚丙烯腈基碳纤维的制备方法

摘要

本发明涉及一种碳纳米管增强的聚丙烯腈基碳纤维的制备方法，包括碳纳米管(CNT)和聚丙烯腈(PAN)分别分散和溶解于溶剂，通过溶液共混得到PAN/CNT纺丝溶液，该溶液经过湿法纺丝得到PAN/CNT纤维，然后对湿纺纤维进行预氧化和碳化制备出碳纳米管增强的碳纤维。本发明制备所制备的碳纤维的力学性能得到明显提高，可以用于材料增强、导电、抗静电、导热等领域。

主权项

1.一种碳纳米管增强的聚丙烯腈基碳纤维复合材料的制备方法，步骤如下：(1)聚丙烯腈/碳纳米管纺丝原液的制备碳纳米管通过超声分散到溶剂中，得到碳纳米管悬浮液；聚丙烯腈粉末加入到溶剂中，0～15℃下溶胀3～5小时，水浴缓慢加热至60～80℃，继续搅拌1～3小时，冷却得到聚丙烯腈溶液；将碳纳米管悬浮液加入与聚丙烯腈溶液共混，室温机械搅拌3～5小时，经过滤、脱泡后，得到聚丙烯腈/碳纳米管纺丝原液；其中，聚丙烯腈占纺丝原液的重量体积百分比为15％～35％，碳纳米管相对聚丙烯腈的质量百分数为0.1％～20％；(2)碳纳米管/聚丙烯腈复合纤维的制备上述纺丝原液经湿法或干湿法纺丝工艺制备碳纳米管/聚丙烯腈复合纤维，其中纺丝温度为30～50℃，喷丝孔的孔径为0.08～1mm，凝固浴的温度为25～30℃，拉伸速度为5～20m/min，拉伸倍数为5～15倍；(3)碳纳米管增强的碳纤维的制备聚丙烯腈/碳纳米管复合纤维经预氧化和碳化得到碳纳米管复合的碳纤维材料，其中，预氧化工艺为：在氧化炉中，采取梯度升温法，氧化温度分别为180、210、230、250、270℃，每个温度下氧化时间均为0.5～1小时，空气气氛；碳化工艺为：预氧化过的纤维通过低碳炉500～700℃，时间为20～60分钟，高碳炉900～1100℃，时间为10～30分钟，保护气体为氮气，最终得到碳纳米管增强的碳纤维。