一種耐高溫聚丙烯腈基碳纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐高溫聚丙烯腈基碳纖維及其制備方法，該碳纖維包括以下原料秸稈粉，丙烯，N-N二甲基乙酰胺，過氧化二苯甲酰，硫酸亞鐵和丙酮。制備方法步驟1.取秸稈粉提取纖維素，再將纖維素和丙烯混合制備聚合物A；步驟2.將聚合物A放入N-N二甲基乙酰胺中反應(yīng)得聚合物A纖維氈；步驟3.將聚合物A纖維氈與過氧化二苯甲酰、硫酸亞鐵和丙酮混合反應(yīng)得聚合物B；步驟4.在惰性氣體保護(hù)下，將聚合物B以5-10℃/min升溫至300-400℃，恒溫后，再以20-30℃/min升溫至1000-1500℃，恒溫后，冷卻到室溫，即得到耐高溫聚丙烯腈基碳纖維。本發(fā)明碳纖維導(dǎo)熱系數(shù)低，耐高溫，柔韌性好，含碳量。
【專利說明】一種耐高溫聚丙烯腈基碳纖維及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及碳纖維領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫聚丙烯腈基碳纖維及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 碳纖維是纖維狀的碳材料，及其化學(xué)組成中碳元素占總質(zhì)量的90%以上。碳纖維 及其復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度，高比模量，耐高溫，耐腐蝕，耐疲勞，抗蠕變，導(dǎo)電，傳熱和熱膨 脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能，他們既可以作為結(jié)構(gòu)材料承載負(fù)荷，又可以作為功能材料發(fā) 揮作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種耐高溫聚丙烯腈基碳纖維及其制備方 法，提高了聚丙烯腈碳纖維的耐高溫性能和高碳含量。
[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明采取的方案為： 一種耐高溫聚丙烯腈基碳纖維，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料：秸桿粉10-20份，丙烯 20-40份，N-N二甲基乙酰胺1-5份，過氧化二苯甲酰1-3份，硫酸亞鐵1-4份，丙酮2-7份。
[0005] 作為優(yōu)選的是，上述耐高溫聚丙烯腈碳纖維，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料：秸桿 粉12-15份，丙烯25-40份，N-N二甲基乙酰胺2-4份，過氧化二苯甲酰1-3份，硫酸亞鐵2-4 份，丙酮3-6份。
[0006] 作為優(yōu)選的是，所述秸桿粉是互花米草秸桿粉或油菜秸桿粉。
[0007] 上述耐高溫聚丙烯腈基碳纖維的制備方法，包括以下步驟： 步驟1，取秸桿粉提取纖維素，再將纖維素和丙烯混合制備聚合物A; 步驟2,將聚合物A放入N-N二甲基乙酰胺中反應(yīng)得聚合物A纖維氈，所采用的反應(yīng)參 數(shù)為溫度20-30°C，相對(duì)濕度為58-62%RH，電壓為5-10KV; 步驟3,將聚合物A纖維氈與過氧化二苯甲酰、硫酸亞鐵和丙酮混合，100-300KPa下反 應(yīng)得聚合物B; 步驟4,在惰性氣體保護(hù)下，將聚合物B以5-10°C/min升溫至300-400°C，恒溫 10-15min后，再以20-30°C/min升溫至1000-1500°C，恒溫處理2-3小時(shí)，冷卻到室溫，即得 到耐高溫聚丙烯腈基碳纖維。
[0008] 作為優(yōu)選的是，步驟2,將聚合物A放入N-N二甲基乙酰胺中反應(yīng)得聚合物A纖維 氈，所采用的反應(yīng)參數(shù)為溫度25°C，相對(duì)濕度為60%RH，電壓為8KV。
[0009] 作為優(yōu)選的是，步驟4,在惰性氣體保護(hù)下，將聚合物B以10°C/min升溫至400°C， 恒溫15min后，再以20°C/min升溫至1500°C，恒溫處理3小時(shí)，冷卻到室溫，即得到耐高溫 聚丙烯腈基碳纖維。
[0010] 有益效果 本發(fā)明制備的聚丙烯腈基碳纖維相對(duì)于現(xiàn)有的碳纖維來說，在耐高溫、柔韌性上有很 大的提高，拓寬了聚丙烯腈基碳纖維的使用領(lǐng)域。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 實(shí)施例1 一種耐高溫聚丙烯腈基碳纖維，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料：互花米草秸桿粉10 份，丙烯20份，N-N二甲基乙酰胺1份，過氧化二苯甲酰1份，硫酸亞鐵1份，丙酮2份。
[0012] 上述耐高溫聚丙烯腈基碳纖維的制備方法，包括以下步驟： 步驟1，取秸桿粉提取纖維素，再將纖維素和丙烯混合制備聚合物A; 步驟2,將聚合物A放入N-N二甲基乙酰胺中反應(yīng)得聚合物A纖維氈，所采用的反應(yīng)參 數(shù)為溫度20°C，相對(duì)濕度為58%RH，電壓為5KV; 步驟3,將聚合物A纖維氈與過氧化二苯甲酰、硫酸亞鐵和丙酮混合，lOOKPa下反應(yīng)得 聚合物B; 步驟4,在惰性氣體保護(hù)下，將聚合物B以5°C/min升溫至300°C，恒溫lOmin后，再以 20°C/min升溫至100(TC，恒溫處理2小時(shí)，冷卻到室溫，即得到耐高溫聚丙烯腈基碳纖維。
[0013] 實(shí)施例2 一種耐高溫聚丙烯腈基碳纖維，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料：油菜秸桿粉15份，丙 烯25份，N-N二甲基乙酰胺3份，過氧化二苯甲酰2份，硫酸亞鐵3份，丙酮5份。
[0014] 上述耐高溫聚丙烯腈基碳纖維的制備方法，包括以下步驟： 步驟1，取秸桿粉提取纖維素，再將纖維素和丙烯混合制備聚合物A; 步驟2,將聚合物A放入N-N二甲基乙酰胺中反應(yīng)得聚合物A纖維氈，所采用的反應(yīng)參 數(shù)為溫度25°C，相對(duì)濕度為60%RH，電壓為8KV; 步驟3,將聚合物A纖維氈與過氧化二苯甲酰、硫酸亞鐵和丙酮混合，200KPa下反應(yīng)得 聚合物B; 步驟4,在惰性氣體保護(hù)下，將聚合物B以8°C/min升溫至350°C，恒溫13min后，再以 25°C/min升溫至1300°C，恒溫處理2. 5小時(shí)，冷卻到室溫，即得到耐高溫聚丙烯腈基碳纖 維。
[0015] 實(shí)施例3 一種耐高溫聚丙烯腈基碳纖維，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料：互花米草秸桿粉20 份，丙烯40份，N-N二甲基乙酰胺5份，過氧化二苯甲酰3份，硫酸亞鐵4份，丙酮7份。
[0016] 上述耐高溫聚丙烯腈基碳纖維的制備方法，包括以下步驟： 步驟1，取秸桿粉提取纖維素，再將纖維素和丙烯混合制備聚合物A; 步驟2,將聚合物A放入N-N二甲基乙酰胺中反應(yīng)得聚合物A纖維氈，所采用的反應(yīng)參 數(shù)為溫度30°C，相對(duì)濕度為62%RH，電壓為10KV; 步驟3,將聚合物A纖維氈與過氧化二苯甲酰、硫酸亞鐵和丙酮混合，300KPa下反應(yīng)得 聚合物B; 步驟4,在惰性氣體保護(hù)下，將聚合物B以10°C/min升溫至400°C，恒溫15min后，再以 30°C/min升溫至1500°C，恒溫處理3小時(shí)，冷卻到室溫，即得到耐高溫聚丙烯腈基碳纖維。
[0017] 實(shí)施例4 一種耐高溫聚丙烯腈基碳纖維，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料：互花米草秸桿粉15 份，丙烯25份，N-N二甲基乙酰胺3份，過氧化二苯甲酰2份，硫酸亞鐵3份，丙酮5份。
[0018] 上述耐高溫聚丙烯腈基碳纖維的制備方法，包括以下步驟： 步驟1，取秸桿粉提取纖維素，再將纖維素和丙烯混合制備聚合物A; 步驟2,將聚合物A放入N-N二甲基乙酰胺中反應(yīng)得聚合物A纖維氈，所采用的反應(yīng)參 數(shù)為溫度25°C，相對(duì)濕度為60%RH，電壓為8KV; 步驟3,將聚合物A纖維氈與過氧化二苯甲酰、硫酸亞鐵和丙酮混合，200KPa下反應(yīng)得 聚合物B; 步驟4,在惰性氣體保護(hù)下，將聚合物B以8°C/min升溫至350°C，恒溫13min后，再以 25°C/min升溫至1300°C，恒溫處理2. 5小時(shí)，冷卻到室溫，即得到耐高溫聚丙烯腈基碳纖 維。
[0019] 性能試驗(yàn) 對(duì)比例1 一種耐高溫聚丙烯腈基碳纖維，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料：丙烯20份，N-N二甲基 乙酰胺1份，過氧化二苯甲酰1份，硫酸亞鐵1份，丙酮2份。
[0020] 上述耐高溫聚丙烯腈基碳纖維的制備方法，包括以下步驟： 步驟1，取丙烯混合制備聚合物A; 步驟2,將聚合物A放入N-N二甲基乙酰胺中反應(yīng)得聚合物A纖維氈，所采用的反應(yīng)參 數(shù)為溫度20°C，相對(duì)濕度為58%RH，電壓為5KV; 步驟3,將聚合物A纖維氈與過氧化二苯甲酰、硫酸亞鐵和丙酮混合，lOOKPa下反應(yīng)得 聚合物B; 步驟4,在惰性氣體保護(hù)下，將聚合物B以5°C/min升溫至300°C，恒溫lOmin后，再以 20°C/min升溫至KKKTC，恒溫處理2小時(shí)，冷卻到室溫，即得到耐高溫聚丙烯腈基碳纖維 將本發(fā)明制備的碳纖維進(jìn)行性能檢測(cè)，所得數(shù)據(jù)記錄如下表中：

【權(quán)利要求】
1. 一種耐高溫聚丙烯腈基碳纖維，其特征在于，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料：秸桿 粉10-20份，丙烯20-40份，N-N二甲基乙酰胺1-5份，過氧化二苯甲酰1-3份，硫酸亞鐵1-4 份，丙酮2-7份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫聚丙烯腈基碳纖維，其特征在于，包括以下按重量份 數(shù)計(jì)的原料：秸桿粉12-15份，丙烯25-40份，N-N二甲基乙酰胺2-4份，過氧化二苯甲酰 1-3份，硫酸亞鐵2-4份，丙酮3-6份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫聚丙烯腈基碳纖維，其特征在于：秸桿粉是互花米草 秸桿粉或油菜秸桿粉。
4. 權(quán)利要求1所述的耐高溫聚丙烯腈基碳纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟1，取秸桿粉提取纖維素，再將纖維素和丙烯混合制備聚合物A ; 步驟2,將聚合物A放入N-N二甲基乙酰胺中反應(yīng)得聚合物A纖維氈，所采用的反應(yīng)參 數(shù)為溫度20-30°C，相對(duì)濕度為58-62%RH，電壓為5-10KV ; 步驟3,將聚合物A纖維氈與過氧化二苯甲酰、硫酸亞鐵和丙酮混合，100-300KPa下反 應(yīng)得聚合物B ; 步驟4,在惰性氣體保護(hù)下，將聚合物B以5-10°C /min升溫至300-400°C，恒溫 10-15min后，再以20-30°C /min升溫至1000-1500°C，恒溫處理2-3小時(shí)，冷卻到室溫，即得 到耐高溫聚丙烯腈基碳纖維。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐高溫聚丙烯腈基碳纖維的制備方法，其特征在于：步驟2， 將聚合物A放入N-N二甲基乙酰胺中反應(yīng)得聚合物A纖維氈，所采用的反應(yīng)參數(shù)為溫度 25°C，相對(duì)濕度為60%RH，電壓為8KV。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐高溫聚丙烯腈基碳纖維的制備方法，其特征在于：步驟4， 在惰性氣體保護(hù)下，將聚合物B以10°C /min升溫至400°C，恒溫15min后，再以20°C /min 升溫至1500°C，恒溫處理3小時(shí)，冷卻到室溫，即得到耐高溫聚丙烯腈基碳纖維。
【文檔編號(hào)】D01F9/21GK104357958SQ201410580274
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】劉莉, 王爽, 劉曉東 申請(qǐng)人:蘇州萊特復(fù)合材料有限公司