[发明专利]一种通过控制纤维径向结构制备高强度碳纤维的方法

权利要求书

1.一种通过控制纤维径向结构制备高强度碳纤维的方法，其特征在于，以聚丙烯腈共聚纤维为前躯体，包括以下步骤：对丙烯腈质量分数高于90%的聚丙烯腈共聚纤维进行热氧稳定化，其中稳定化前期温度范围为190~255℃，即初始温度为190℃，最终温度为255℃，纤维停留时间为60分钟；在热氧稳定化后期，将纤维置于温度为260~280℃的热处理炉中，并通入氮气和空气以控制炉内气氛的氧气体积含量为19~20%，或通入氧气和空气以控制炉内气氛的氧气体积含量为22~25%，然后对纤维进行15~25分钟的氧诱导改性处理；将获得的氧化纤维进行低温和高温碳化处理。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，聚丙烯腈共聚纤维为由湿纺或干喷湿纺方法纺制，纤维丝束可为1~320K。

3.按照权利要求1的方法，其特征在于，聚丙烯腈共聚纤维中质量分数在10%以下的一种或多种共聚物为：衣康酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸、α-氯丙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、羟烷基丙烯腈、羟烷基丙烯酸及其酯类、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺。

4.按照权利要求1的方法，其特征在于，是通过控制纤维径向结构均匀性以制备高强度碳纤维的，采用径向无序度变异系数（D_CV）作为衡量和控制碳纤维径向聚集态结构均匀性的指标，其D_CV值应小于等于8.4%；其中和D_SE分别为碳纤维单丝径向无序度的平均值和标准偏差；无序度为D＝I_D/I_G，其中I_D为拉曼光谱中1350cm^-1附近D峰的强度，反映纤维内部的晶粒边界、无序结构的数量，I_G为拉曼光谱中1600cm^-1附近G峰的强度，是碳纤维内部有序结构的量度。