一种具有表面沟槽结构的大直径高强中模碳纤维及其制备方法与流程

文档序号:21020071发布日期:2020-06-09 19:39阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种具有表面沟槽结构的大直径高强中模碳纤维,其特征在于:纤维表面具有沟槽结构,平均直径在8.5μm~11μm,强度在4.9~6.0gpa,模量在270gpa~310gpa。

2.根据权利要求1所述的碳纤维,其特征在于:纤维的截面为圆形或近圆形。

3.一种具有表面沟槽结构的大直径高强中模碳纤维的制备方法,包括以下步骤:采用湿法纺丝制备大直径原丝,原丝经预氧化、低温碳化和高温碳化制得,其特征在于:通过调控所述预氧化阶段各温区预氧化时间比,控制预氧纤维的皮芯比≥0.85。

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述的温区分3个,所述的预氧化时间比为:(1~3):(4~8):(1~3)。

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述的预氧化是在空气气氛下,采用梯度升温,起始温度为225~235℃,中间温度240~245℃,终温为250~265℃,牵伸总倍率1.0~1.2倍,预氧化处理总时间为60~120分钟。

6.根据权利要求3或4或5所述的制备方法,其特征在于:低温碳化温度为450~850℃,时间为0.5~5分钟,牵伸倍率1.02~1.07倍。

7.根据权利要求3或4或5所述的制备方法,其特征在于:所述的高温碳化采用高纯氮气保护,高温碳化温度为1500~1700℃,时间为0.5~3分钟,相对牵伸倍率为0.95~0.995倍。

8.根据权利要求3或4或5所述的制备方法,其特征在于:所述的湿法纺丝制备原丝包括,纺丝原液的制备、多级凝固成型、一级牵伸、多级水洗、上油、干燥致密化、二级气牵伸和热定型,制得所述原丝表面具有沟槽结构,直径控制在13μm~17μm。


技术总结
本发明涉及一种具有表面沟槽结构的大直径高强中模碳纤维及其制备方法。该纤维具有表面沟槽结构,平均直径在8.5μm~11μm,强度在4.9~6.0GPa,模量在270GPa~310GPa。采用湿法纺丝技术制备原丝,通过调控预氧化阶段各温区预氧化时间比,控制预氧纤维的皮芯比≥0.85,再经过低温碳化、高温碳化制得具有表面沟槽结构的大直径高强中模碳纤维。所制得的具有表面沟槽结构的大直径高强中模碳纤维不仅提升了纤维的准直性,也改善了复合材料制备中树脂的浸润性,最终提升了复合材料应用中的压缩强度等力学性能。

技术研发人员:王宇;王云峰;徐樑华;王一苇;高爱君;李常清;童元建;赵振文;曹维宇
受保护的技术使用者:北京化工大学
技术研发日:2020.03.13
技术公布日:2020.06.09
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