專利名稱：：碳纖維用含丙烯腈的聚合反應(yīng)組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于制備聚丙烯腈基碳纖維的丙烯腈聚合反應(yīng)組合物、由該聚合反應(yīng)組合物制備的碳纖維原絲及碳纖維，以及原絲及碳纖維的制備方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種含有丙烯腈和堿性化合物的聚合反應(yīng)組合物，由該聚合反應(yīng)組合物制備的碳纖維原絲及碳纖維，以及原絲及碳纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
：聚丙烯腈(PAN)原絲(也稱為"聚丙烯腈前驅(qū)體"或"聚丙烯腈前體")是生產(chǎn)碳纖維及下游產(chǎn)品的基礎(chǔ)材料，由它生產(chǎn)的碳纖維具有高比強(qiáng)度、耐高溫、耐燒蝕、耐磨損、導(dǎo)電、導(dǎo)熱和膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能，因而在航空航天材料、高級體育用品材料等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。目前，生產(chǎn)PAN原絲所采用的工藝主要還是一步法溶液聚合，并且主要以丙烯腈為第一單體，丙烯酸曱酯、衣康酸分別為第二單體和第三單體進(jìn)行三元共聚。第二單體丙烯酸曱酯的作用是降低PAN大分子氰基間的引力，從而降低大分子間斂集密度和聚合物的二級轉(zhuǎn)變點(diǎn)，形成穩(wěn)定的紡絲原液，以提高原液可紡性，纖維熱水牽伸易于進(jìn)行，使纖維的結(jié)構(gòu)均勻。第三單體主要用來改善親水性。但共聚單體中過多組分對碳纖維原絲環(huán)化結(jié)構(gòu)的形成，對碳纖維制備時形成層狀類石墨結(jié)構(gòu)是不利的，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)缺陷增多，從而降低碳纖維的力學(xué)性能。中國專利CN1417393A公開了一種聚丙烯腈高性能碳纖維原絲的制備方法，通過將丙烯腈、衣康酸、曱基丙烯酸曱酯按一定重量比反應(yīng)得紡絲原液，之后經(jīng)過一系列步驟制得高性能的碳纖維原絲。中國專利CN1536107A也公開了一種聚丙烯腈原絲的制備方法，將丙烯腈與少量的丙烯酸曱酯、衣康酸溶解在49%-54%硫氰酸鈉溶液中進(jìn)行均相聚合，形成的聚合體留在硫氰酸鈉溶液中，成為均相高分子溶液——原液，由原液經(jīng)過先水洗后牽伸的工藝，使產(chǎn)品的斷裂伸長不勻率控制在10%以內(nèi)。美國專利US20060134413A1中公開一種制備碳纖維材料的新方法，主要包括將起始原料丙烯腈的均聚物或共聚物在高溫條件下使用伯胺、仲胺或銨進(jìn)行處理，使其具有有利的性能。美國專利US4，024，227公開了一種制備高強(qiáng)度和高彈性模量的碳纖維的方法，通過短時間內(nèi)加熱浸入到伯胺和/或季銨鹽中的方法制備丙烯腈纖維，以使纖維部分不溶于硫氰酸鈉的濃縮水溶液。直到目前，仍在進(jìn)行各種嘗試，以期通過改進(jìn)紡絲溶液來改進(jìn)碳纖維原絲的強(qiáng)度、彈性模量等機(jī)械加工性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種聚合反應(yīng)組合物，該聚合反應(yīng)組合物包括一種含丙烯腈的二元共聚體系或多元共聚體系以及一種堿性化合物，在所述二元共聚體系或例如三元的多元共聚體系中丙烯腈的量為90-99wt%(重量百分比，下同)，第二單體的量為0.2-7wt%，第三單體的量為0-5wt%。本發(fā)明還涉及由上述聚合反應(yīng)組合物制備的聚丙烯腈基碳纖維原絲，以及由該原絲制得的碳纖維。本發(fā)明還涉及一種制備聚丙烯腈基碳纖維原絲的方法，包括a.制備一種聚合反應(yīng)組合物，該聚合反應(yīng)組合物包括一種含丙烯腈的二元共聚體系或多元共聚體系以及一種堿性化合物；b.將a中所述的聚合反應(yīng)組合物聚合；c.將b所得的聚合物進(jìn)行紡絲，獲得碳纖維原絲。本發(fā)明還涉及一種制備聚丙烯腈基碳纖維的方法，包括a.制備一種聚合反應(yīng)組合物，該聚合反應(yīng)組合物包括一種含丙烯腈的二元共聚體系或多元共聚體系以及一種堿性化合物；b.將a步驟所述的聚合反應(yīng)組合物聚合；c.將b所得的聚合物進(jìn)行紡絲，獲得碳纖維原絲；d.將所得的碳纖維原絲進(jìn)行預(yù)氧化碳化，得到聚丙烯腈基碳纖維。本發(fā)明的丙烯腈聚合反應(yīng)組合物中含有堿性化合物。通過這種堿性化合物與聚合體系中有關(guān)組分的反應(yīng)，促使體系各組分之間產(chǎn)生締合作用，使體系粘度升高，在聚合物溶液經(jīng)紡絲凝固時，有效提高溶液細(xì)流皮芯間的凝固擴(kuò)散均勻性。與常規(guī)碳纖維原絲制備工藝相比，采用本發(fā)明的方法可在不增加紡絲牽伸倍率，甚至可適當(dāng)降低牽伸倍率的情況下，仍可得到致密性高，表面溝槽結(jié)構(gòu)規(guī)整的原絲，原絲的體密度可達(dá)到1.19g/cn^或以上，該原絲通過預(yù)氧化碳化可得到體密度超過1.78g/cm3、拉伸強(qiáng)度超過4.9GPa、拉伸模量大于230GPa的高性能碳纖維。圖1比較例中所得PAN纖維的截面掃描電鏡(SEM)圖。圖2比較例中所得PAN纖維的表面掃描電鏡圖。圖3實(shí)施例1中本發(fā)明PAN纖維的截面掃描電鏡圖。圖4實(shí)施例1中本發(fā)明PAN纖維的表面掃描電鏡圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明中，"多元共聚體系"指含有三種或更多種單體的聚合物體系。為說明的方便起見，本發(fā)明中以三元共聚體系為例，說明多元共聚體系。本發(fā)明中，"堿性化合物"可以單獨(dú)使用，也可以一種或多種堿性化合物的混合物的形式使用。本發(fā)明提供一種聚合反應(yīng)組合物，包括一種含丙烯腈的二元共聚體系或多元共聚體系以及一種堿性化合物。本發(fā)明的共聚體系為含有丙烯腈與第二單體的二元共聚體系或由丙烯腈與第二單體和其他單體(例如第三單體)組成的多元(例如三元)共聚體系。當(dāng)采用二元共聚體系時，第二單體可選自衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、馬來酸酐、對乙烯基苯甲酸、衣康酸酐或其混合物。采用三元共聚體系時，第三單體可選自烷基部分具有1-4個碳原子的丙烯酸烷基酯、烷基部分具有1-4個碳原子的曱基丙烯酸烷基酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯乙烯、氯乙烯、二氯乙烯或其混合物。在該共聚體系中，基于該體系的總重量，丙烯腈的量為90-99wt%，第二單體的量為0.2-7wt%,第三單體的量為0-5wt%。最優(yōu)選地，所述二元共聚體系為丙烯腈和衣康酸的共聚體系，所述三元共聚體系為丙烯腈、衣康酸和丙烯酸甲酯的共聚體系?？捎糜诒景l(fā)明的聚合反應(yīng)組合物中的堿性化合物可選自無機(jī)氫氧化物、銨鹽或它們的混合物，可用于本發(fā)明的無機(jī)氬氧化物包括，例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨等；可用于本發(fā)明的銨鹽包括，例如碳酸氫銨、碳酸銨、硫酸氬銨、硫酸銨、氯化銨、溴化銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨等。優(yōu)選使用含氮的無機(jī)堿性化合物或其組合物，例如氫氧化銨、碳酸氫銨、碳酸銨、硫酸氫銨、硫酸銨、氯化銨、溴化銨、磷酸二氫銨、磷酸氳二銨，以及碳酸氬銨和氬氧化鈉的混合物。特別優(yōu)選的堿性化合物為氫氧化銨，或者碳酸氫銨和氫氧化鈉的混合物。聚合反應(yīng)組合物中的堿性化合物的量占聚合單體總重量的0.2一8wt%，優(yōu)選0.5%-5wt%,更優(yōu)選1%-2wt%。本發(fā)明還涉及一種由上述聚合反應(yīng)組合物生成的聚丙烯腈基碳纖維原絲，該原絲的分子量約為5-25萬，優(yōu)選8—15萬；分子量分布約為1.5-4.5,優(yōu)選1.5-3.0。該原絲的體密度可達(dá)到1.19g/cm3及以上，優(yōu)選地為1.19-1.20g/cm3。其中原絲分子量使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的粘度法測量，采用烏氏粘度計(jì)，恒溫水浴的溫度為251C。另外，原絲分子量分布用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的GPC法(凝膠滲透色語法)測量，測試溫度為80匸，標(biāo)準(zhǔn)樣品為丙烯腈，溶劑為DMF/LiBr。本發(fā)明還涉及由上述原絲制得的碳纖維，原絲經(jīng)過預(yù)氧化和碳化制得碳纖維。通過預(yù)氧化碳化后得到的碳纖維的強(qiáng)度大于4.9GPa，優(yōu)選地為4.90-6.0GPa。本發(fā)明還涉及一種制備聚丙烯腈基碳纖維原絲的方法，包括a.制備一種聚合反應(yīng)組合物，該聚合反應(yīng)組合物包括一種含丙烯腈的二元共聚體系或多元共聚體系以及一種堿性化合物；b.將a步驟所述的聚合反應(yīng)組合物聚合；c.將b所得的聚合物進(jìn)行紡絲，獲得碳纖維原絲。上述方法的步驟a中，各組分可以任何常用的方式混合，例如電磁攪拌，機(jī)械攪拌等，并且反應(yīng)物加入的順序也沒有特別的限制。上述方法的步驟b中，聚合反應(yīng)可通過任何常規(guī)的方法進(jìn)行，這些方法包括溶液聚合、本體聚合、乳液聚合、懸浮聚合或沉淀聚合等。使用溶劑的聚合方法可使用有機(jī)溶劑，例如二曱基曱酰胺、二曱基乙酰胺或二曱基亞砜等，優(yōu)選使用二甲基亞砜。反應(yīng)條件可由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定，例如反應(yīng)溫度為50-70匸，反應(yīng)時間為10-40小時，優(yōu)選為20-28小時。由上述方法b所得的丙烯腈聚合物可通過任何常規(guī)的紡絲步驟形成纖維，例如干法紡絲、濕法紡絲或干濕法紡絲。紡絲操作條件可由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定。其中，凝固成型步驟優(yōu)選在濃度范圍為75%-10°/、溫度為20-60。C的二曱基亞砜或二曱基乙酰胺水溶液組成的凝固浴中進(jìn)行，凝固時間為13-65秒。*另外，本發(fā)明還涉及一種制備聚丙烯腈基碳纖維的方法，包括a.制備一種聚合反應(yīng)組合物，該聚合反應(yīng)組合物包括一種含丙烯腈的二元共聚體系或多元共聚體系以及一種堿性化合物^b.將a步驟所述的聚合反應(yīng)組合物聚合；c.將b所得的聚合物進(jìn)行紡絲，獲得碳纖維原絲；d.將所得的碳纖維原絲進(jìn)行預(yù)氧化碳化，得到聚丙烯腈基碳纖維。上述步驟c中獲得的聚丙烯腈基碳纖維原絲經(jīng)預(yù)氧化和碳化步驟，即可獲得高性能的聚丙烯腈基碳纖維。預(yù)氧化和碳化步驟使用的操作條件可由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定。優(yōu)選的預(yù)氧化操作例如，將原絲在2001C-280"C的空氣介質(zhì)中多級梯度升溫進(jìn)行預(yù)氧化處理，處理時間60-100分鐘，使線形分子鏈轉(zhuǎn)化為耐熱的梯型結(jié)構(gòu)，使其在高溫碳化時不熔不燃。優(yōu)選的碳化分為低溫碳化和高溫碳化兩個階段，即350-800。C下多級梯度升溫進(jìn)行的低溫碳化階段和800-1500"C的惰性氣體中、在一定張力下多級梯度升溫進(jìn)行的高溫碳化階段。經(jīng)過以上的過程，由PAN共聚物制得PAN基碳纖維。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明對于本發(fā)明加以改變或變換，而所有這些改變或變換都應(yīng)屬于權(quán)利要求的保護(hù)范圍。下面，通過以下實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例比較例以偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，以二甲基亞砜(畫SO)為溶劑，進(jìn)行丙烯腈溶液共聚合。按重量比為97.2%丙烯腈、1.6%丙烯酸曱酯和1.2%衣康酸向聚合釜中投入共聚單體，再加入溶劑DMSO,控制單體占溶劑的質(zhì)量濃度為22%，在651C的溫度下反應(yīng)24小時，所得聚合溶液經(jīng)脫單脫泡，進(jìn)行濕法紡絲。在凝固浴濃度范圍為75%-10%、凝固浴溫度為20-60'C的凝固浴中梯度凝固成型，經(jīng)過常溫水蒸氣預(yù)牽伸、水洗、上油熱輥干燥，再經(jīng)過熱水蒸氣再牽伸，二次總牽伸控制在9倍，經(jīng)熱定型獲得聚丙烯腈原絲。所制聚丙烯腈基原絲纖度為1.22dtex，體密度為1.18g/cm3，截面及表面形態(tài)結(jié)構(gòu)如圖1和2所示，纖維次表層不規(guī)則產(chǎn)生孔洞，縱向有不規(guī)則紊亂溝槽。該原絲在190—280*C空氣氣氛下六級梯度升溫進(jìn)行梯度預(yù)氧化處理，控制合適張力，然后在300-800X:的三級梯度溫度、氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下低溫碳化處理，在900-1500X:的氮?dú)鈿夥障露壧荻冗M(jìn)行高溫碳化處理，所得碳纖維束絲拉伸強(qiáng)度為4.3GPa，拉伸模量為230GPa,體密度為1.772g/cm3。實(shí)施例1按照比較例的聚合配方投料入聚合釜，在聚合體系中加入碳酸氬銨與氫氧化鈉的二甲基亞砜溶液，控制碳酸氫銨占聚合單體總重量的1.2%,體系pH為9左右。在651C的溫度下進(jìn)行溶液聚合，反應(yīng)24小時后脫單、脫泡。紡絲液通過計(jì)量泵、燭形過濾器、噴絲板，在凝固浴濃度范圍為75%-10%、凝固浴溫度為20-60匸的凝固浴中梯度凝固成型，在不同凝固浴中成型總時間為3分鐘，經(jīng)與比較例同樣的后續(xù)紡絲工藝制備PAN基原絲。所制原絲纖度為1.22dtex,體密度為1.19g/cm3，纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)如圖3和4所示，截面結(jié)構(gòu)致密均勻，縱向的溝槽結(jié)構(gòu)規(guī)則。該原絲經(jīng)200-2701C空氣氣氛下六級梯度升溫進(jìn)行預(yù)氧化處理，在350-7001C的氮?dú)鈿夥障氯墱囟忍荻鹊蜏靥蓟幚?，?000-14001C的氮?dú)鈿夥障露墱囟忍荻冗M(jìn)行高溫碳化處理，碳纖維束絲拉伸強(qiáng)度為5.03GPa，拉伸模量為248GPa，體密度為1.783g/cm3。實(shí)施例2按照比較例的聚合配方投料入聚合釜，在聚合體系中加入碳酸氬銨二甲基亞砜溶液，碳酸氫銨占聚合單體總重量的1.5%,在651C的溫度下進(jìn)行溶液聚合，反應(yīng)24小時后脫單、脫泡。紡絲液通過計(jì)量泵、燭形過濾器、噴絲板，在凝固浴濃度范圍為75%-10%、凝固浴溫度為20-60'C的凝固浴中梯度凝固成型，經(jīng)與比較例同樣的后續(xù)紡絲工藝制備PAN基原絲。所制原絲纖度為1.22dtex,體密度為1.19g/cm3。該原絲經(jīng)200-2701C空氣氣氛下六級梯度升溫進(jìn)行預(yù)氧化處理，在350-700X:的氮?dú)鈿夥障氯墱囟忍荻鹊蜏靥蓟幚恚趇ooo-1400x:的氮?dú)鈿夥障露墱囟忍荻冗M(jìn)行高溫碳化處理，碳纖維束絲拉伸強(qiáng)度為4.91GPa，拉伸模量為236GPa,體密度為1.781g/cm3。實(shí)施例3按照比較例的聚合配方投料入聚合釜，在聚合體系中加入氫氧化銨溶液，控制其占聚合單體總重量的1.5%，在65C的溫度下進(jìn)行溶液聚合，反應(yīng)24小時后脫單、脫泡。紡絲液通過計(jì)量泵、燭形過濾器、噴絲板，在凝固浴濃度范圍為75%-10%、凝固浴溫度為20-60"C的凝固浴中梯度凝固成型，經(jīng)與比較例同樣的后續(xù)紡絲工藝制備PAN基原絲。所制原絲纖度為1.22dtex，體密度為1.191g/cm3。該原絲經(jīng)200-270X:空氣氣氛下六級梯度升溫進(jìn)行預(yù)氧化處理，在350-700匸的氮?dú)鈿夥障氯墱囟忍荻鹊蜏靥蓟幚?，?000-14001C的氮?dú)鈿夥障赂邷靥蓟幚?，碳纖維束絲拉伸強(qiáng)度為4.93GPa，拉伸模量為242GPa，體密度為1.784g/cm3。實(shí)施例4按照比較例的聚合配方投料入聚合釜，在聚合體系中加入氯化銨的二曱基亞砜溶液，控制其占聚合單體總重量的1.0%，用氫氧化鈉或氫氧化鉀調(diào)節(jié)溶液為堿性，在651C的溫度下進(jìn)行溶液聚合，反應(yīng)24小時后脫單、脫泡。紡絲液通過計(jì)量泵、燭形過濾器、噴絲板，在凝固浴濃度范圍為75%-10%、凝固浴溫度為20-60X:的凝固浴中梯度凝固成型，經(jīng)與比較例同樣的后續(xù)紡絲工藝制備PAN基原絲。所制原絲纖度為1.22dtex，體密度為1.191g/cm3。該原絲經(jīng)200-2701C空氣氣氛下六級梯度升溫進(jìn)行預(yù)氧化處理，在350-700"C的氮?dú)鈿夥障氯墱囟忍荻鹊蜏靥蓟幚?，?000-1400t:的氮?dú)鈿夥障露墱囟忍荻冗M(jìn)行高溫碳化處理，碳纖維束絲拉伸強(qiáng)度為4.93GPa，拉伸模量為252GPa,體密度為1.788g/cm3。實(shí)施例5按照實(shí)施例1的條件制備聚丙烯腈的聚合反應(yīng)組合物，并紡絲，所不同的只是原絲纖度為0.74dtex,體密度為1.194g/cm3，該原絲經(jīng)200-270X:空氣氣氛下六級梯度升溫進(jìn)行預(yù)氧化處理，在350-7001C的氮?dú)鈿夥障氯墱囟忍荻?氐溫碳化處理，在1000-1400*€的氮?dú)鈿夥障露墱囟忍荻冗M(jìn)行高溫碳化處理，碳纖維束絲拉伸強(qiáng)度為5.4GPa，拉伸模量為306Gpa，體密度為1.79g/cm3。實(shí)施例6按照實(shí)施例1的方法制備聚丙烯腈基碳纖維，不同之處在于其中聚合反應(yīng)組合物中的共聚體系由94%丙烯腈和6%丙烯酸甲酯組成。實(shí)施例7按照實(shí)施例2的方法制備聚丙烯腈基碳纖維，不同之處在于其中聚合反應(yīng)組合物中的共聚體系由98%丙烯腈和2%丙烯酸曱酯組成。實(shí)施例8按照實(shí)施例3的方法制備聚丙烯腈基碳纖維，不同之處在于其中聚合反應(yīng)組合物中的共聚體系由91.5%丙烯腈、5.3%丙烯酸曱酯和3.2%衣康酸組成。實(shí)施例9按照實(shí)施例4的方法制備聚丙烯腈基碳纖維，不同之處在于其中聚合反應(yīng)組合物中的共聚體系由97%丙烯腈、2%丙烯酸甲酯和1%衣康酸組成。實(shí)施例10按照實(shí)施例4的方法制備聚丙烯腈基碳纖維，不同之處在于其中聚合反應(yīng)組合物中的共聚體系由98.1%丙烯腈、1.5%丙烯酸曱酯和0.4%衣康酸組成。表lPAN原絲與預(yù)氧化碳化后的碳纖維的物性數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由上表中實(shí)施例與比較例的數(shù)據(jù)可看出，向共聚體系中加入堿性化合物以后，由碳纖維原絲經(jīng)預(yù)氧化碳化后形成的聚丙烯腈基碳纖維的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量均有較大地提高，并提高了聚丙烯腈基碳纖維的體密度。權(quán)利要求1.一種聚合反應(yīng)組合物，包括一種含丙烯腈的二元共聚體系或多元共聚體系以及一種堿性化合物，在所述二元共聚體系或例如三元的多元共聚體系中丙烯腈的量為90-99wt％，第二單體的量為0.2-7wt％，第三單體的量為0-5wt％。2.權(quán)利要求1的聚合反應(yīng)組合物，其中所述的堿性化合物選自無機(jī)氫氧化物、銨鹽或它們的混合物，所述無機(jī)氫氧化物包括，例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨；所述銨鹽包括，例如碳酸氫銨、碳酸銨、硫酸氬銨、硫酸銨、氯化銨、溴化銨、磷酸二氬銨、磷酸氬二銨，優(yōu)選含氮的無機(jī)氫氧化物、銨鹽或它們的混合物。3.權(quán)利要求1的聚合反應(yīng)組合物，其中所述的堿性化合物為氫氧化銨、碳酸氫銨、碳酸銨、硫酸氫銨、硫酸銨、氯化銨、溴化銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、碳酸氬銨與氫氧化鈉的混合物或其組合物，優(yōu)選為氫氧化銨，或者碳酸氫銨與氫氧化鈉的混合物。4.權(quán)利要求3的聚合反應(yīng)組合物，其中所述的堿性化合物占所述共聚體系中聚合單體總重量的0.2-8wt%，優(yōu)選0.5%-5wt%，更優(yōu)選1%-2wt%。5.權(quán)利要求1的聚合反應(yīng)組合物，其中所述二元共聚體系中的第二單體可選自衣康酸、丙烯酸、曱基丙烯酸、丁烯酸、馬來酸酐、對乙烯基苯曱酸、衣康酸肝或其混合物，所述三元共聚體系中的第三單體可選自烷基部分具有1-4個碳原子的丙烯酸烷基酯，烷基部分具有1-4個碳原子的曱基丙烯酸烷基酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯乙烯、氯乙烯、二氯乙烯或其混合物。6.權(quán)利要求5的聚合反應(yīng)組合物，其中所述二元共聚體系為丙烯腈和衣康酸的共聚體系，所述三元共聚體系為丙烯腈、衣康酸和丙烯酸甲酯的共聚體系。7.—種聚丙烯腈基碳纖維原絲，由權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)所述的聚合反應(yīng)組合物制備。8.—種聚丙烯腈基碳纖維，由權(quán)利要求7所述的碳纖維原絲經(jīng)預(yù)氧化和碳化步驟制備。9.一種制備聚丙烯腈基碳纖維原絲的方法，包括a.制備一種聚合反應(yīng)組合物，該聚合反應(yīng)組合物包括一種含丙烯腈的二元共聚體系或多元共聚體系以及一種堿性化合物；b.將由所述共聚體系和所述堿性化合物組成的聚合反應(yīng)組合物聚合；c.將b所得的聚合物進(jìn)行紡絲，獲得碳纖維原絲。10.—種制備聚丙烯腈基碳纖維的方法，包括a.制備一種聚合反應(yīng)組合物，該聚合反應(yīng)組合物包括一種含丙烯腈的二元共聚體系或多元共聚體系以及一種堿性化合物；b.將由所述共聚體系和所述堿性化合物組成的聚合反應(yīng)組合物聚合；c.將b所得的聚合物進(jìn)行紡絲，獲得碳纖維原絲；d.將所得的碳纖維原絲進(jìn)行預(yù)氧化碳化，得到聚丙烯腈基碳纖維。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于聚丙烯腈基碳纖維制備的丙烯腈聚合反應(yīng)組合物，由該聚合反應(yīng)組合物制備的碳纖維原絲及碳纖維，以及碳纖維原絲及碳纖維的制備方法。具體而言，本發(fā)明涉及的聚合反應(yīng)組合物包括一種含丙烯腈的組合物和堿性化合物，由該聚合反應(yīng)組合物制備的碳纖維原絲及碳纖維，以及其制備方法。采用本發(fā)明的方法可在不增加紡絲牽伸倍率，甚至可適當(dāng)降低牽伸倍率的情況下，仍可得到致密性高，表面溝槽結(jié)構(gòu)規(guī)整的原絲，原絲的體密度可達(dá)到1.19g/cm³或以上，該原絲通過預(yù)氧化碳化可得到體密度超過1.78g/cm³、拉伸強(qiáng)度超過4.9GPa、拉伸模量大于230GPa的高性能碳纖維。文檔編號C08K3/00GK101280041SQ20081011315公開日2008年10月8日申請日期2008年5月28日優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日發(fā)明者徐樑華,李常清,童元建,姍袁,趙振文申請人:北京化工大學(xué)