碳纖維束以及碳纖維束的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供即使單纖維纖度大，結(jié)節(jié)強(qiáng)度也高，操作性、加工性也優(yōu)異的碳纖維束。單纖維纖度為0.8dtex以上2.5dtex以下，結(jié)節(jié)強(qiáng)度為298N/mm2以上的碳纖維束。結(jié)節(jié)強(qiáng)度為298N/mm2以上的碳纖維束的制造方法，其具有下述熱處理工序：將說明書所記載的特定的聚丙烯腈系前體纖維束，在220～300℃的溫度范圍內(nèi)升溫的氧化性氣氛下，進(jìn)行50分鐘以上150分鐘以下熱處理。
【專利說明】碳纖維束以及碳纖維束的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及碳纖維束及其制造方法、以及使用了碳纖維束的復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 由使以丙烯腈為主成分的聚合物作為原料的聚丙烯腈系纖維來制造碳纖維的方 法廣為人知，首先，在空氣或其它氧化性氣體氣氛中，在200?300°C預(yù)氧化而形成預(yù)氧化 纖維，接著將其在氮?dú)狻鍤獾确腔钚詺怏w氣氛中在800?2, (KKTC碳化而制造。此外也進(jìn) 一步進(jìn)行：在2, 000°C以上的非活性氣體氣氛中進(jìn)行石墨化，制造彈性模量更高的石墨纖 維。
[0003] 碳纖維束的結(jié)節(jié)強(qiáng)度是特別大受到碳纖維結(jié)構(gòu)影響的特性之一。然而已知與碳纖 維束的抗拉強(qiáng)度不相關(guān)。例如專利文獻(xiàn)1中記載了市售的4種碳纖維的結(jié)節(jié)強(qiáng)度，將該碳 纖維的紗線抗拉強(qiáng)度的目錄資料歸納示于表1中。
[0004] [表 1]
[0005]
【權(quán)利要求】
1. 一種碳纖維束，碳纖維束的單纖維纖度為0. 8dtex以上2. 5dtex以下，結(jié)節(jié)強(qiáng)度為 298N/mm2 以上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維束，碳纖維束的結(jié)節(jié)強(qiáng)度為345N/mm2以上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維束，碳纖維束的單纖維纖度為1. 2dtex以上1. 6dtex 以下，結(jié)節(jié)強(qiáng)度為380N/mm2以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3的任一項(xiàng)所述的碳纖維束，單纖維根數(shù)為6, 000根以上50, 000 根以下。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳纖維束，單纖維根數(shù)為23, 000根以上38, 000根以下。
6. -種碳纖維束的制造方法，所述碳纖維束的結(jié)節(jié)強(qiáng)度為298N/mm2以上，所述制造方 法具有下述熱處理工序： 將聚丙烯腈系前體纖維束，在220?300°C的溫度范圍內(nèi)升溫的氧化性氣氛下，進(jìn)行50 分鐘以上150分鐘以下熱處理，所述聚丙烯腈系前體纖維束是：由丙烯腈單元96?99摩 爾％和甲基丙烯酸羥基烷基酯單元1?4摩爾％的聚丙烯腈系共聚物形成的單纖維纖度 為1. 7dtex以上5. Odtex以下的聚丙烯腈系前體纖維束；和/或，使用熱流型差示掃描量熱 儀，以30°C、0. lOMPa基準(zhǔn)的流量在100ml/分鐘的空氣氣流中，以升溫速度10°C /分鐘測 得的30°C以上450°C以下的等速升溫放熱曲線滿足以下的（A)和（B)條件的單纖維纖度為 1. 7dtex以上5. Odtex以下的聚丙烯腈系前體纖維束， (A) 將等速升溫放熱曲線的230°C以上260°C以下的放熱速度積分而求出的熱量Ja為 140kJ/kg 以上 200kJ/kg 以下， (B) 將260°C以上290°C以下的放熱速度積分而求出的熱量Jb為600kJ/kg以上 1000kJ/kg 以下。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳纖維束的制造方法，所述熱處理工序中的熱處理時(shí)間T1滿 足以下的（C)條件， (045X聚丙烯腈系前體纖維束的單纖維纖度（dtex)彡熱處理時(shí)間T1 (分鐘）彡45X 聚丙烯腈系前體纖維束的單纖維纖度（dtex) -60。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳纖維束的制造方法，在所述熱處理工序中，使所述聚丙烯 腈系前體纖維束的伸長率為-5%以上5%以下。
9. 一種樹脂系復(fù)合材料，其含有權(quán)利要求1?5的任一項(xiàng)所述的碳纖維束。
【文檔編號(hào)】D01F9/22GK104246033SQ201380020239
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月18日
【發(fā)明者】桐山孝之, 杉浦直樹, 畑昌宏 申請(qǐng)人:三菱麗陽株式會(huì)社