[发明专利]生物质萃取物与聚丙烯腈共纺制备碳纤维的方法及碳纤维

权利要求书

1.一种生物质萃取物与聚丙烯腈共纺制备碳纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)使用非极性有机溶剂从生物质原料粉末中萃取分离生物质，得到高分子量萃取物；具体地，将生物质原料粉末与有机溶剂按照20g～30g：300ml的比例混合置于气密性良好的可控温加热反应釜中，升温至300℃～350℃；反应30min～60min后在反应温度下进行原位过滤，获得液态产物；随后，将液态产物冷却至室温再进行减压过滤，获得高温下可溶常温下不溶的高分子量萃取物；生物质原料为木屑、稻杆之一或者二者的混合物；有机溶剂为1-甲基萘、洗油或四氢萘；

(2)配置溶质浓度10wt％～15wt％的纺丝液，其中，纺丝溶剂为DMF，溶质中高分子量萃取物、聚丙烯腈的质量比为0.8～1.2：1；将纺丝液水浴加热直至溶质充分混合，然后利用配备好的纺丝液进行静电纺丝；

(3)将纺出丝置于通入空气气氛中加热，使纺出丝充分氧化；随后在惰性气氛下继续升温使纺出丝充分碳化，碳化完全后获得成品碳纤维。

2.如权利要求1所述的一种生物质萃取物与聚丙烯腈共纺制备碳纤维的方法，其特征在于，生物质原料粉末与有机溶剂按照30g：300ml混合，升温至350℃。

3.如权利要求1所述的一种生物质萃取物与聚丙烯腈共纺制备碳纤维的方法，其特征在于，步骤(2)中，水浴加热温度为50℃～70℃。

4.如权利要求1所述的一种生物质萃取物与聚丙烯腈共纺制备碳纤维的方法，其特征在于，步骤(2)中，将高分子萃取产物、聚丙烯腈及纺丝溶剂DMF按溶质质量比1：1进行混合，静电纺丝时的电压设置为22V，正负电级间距为13cm，纺丝接收速度为140r/min。

5.如权利要求1所述的一种生物质萃取物与聚丙烯腈共纺制备碳纤维的方法，其特征在于，步骤(3)中，将纺出丝置于通入空气气氛的水平炉中以0.5℃/min-2℃/min的升温速率由常温升温至260℃～300℃并保温，以使纺出丝充分氧化；随后向水平炉中通入惰性气体替换空气，在惰性气氛下以8℃～12℃/min的升温速率继续升温至800℃-1000℃并保温，以使纺出丝充分碳化，碳化完全后获得成品碳纤维。

6.如权利要求5所述的一种生物质萃取物与聚丙烯腈共纺制备碳纤维的方法，其特征在于，步骤(3)中，将纺出丝置于空气气氛的水平炉中以0.5℃/min的升温速率由常温升温至280℃并保温；随后在纯氮气氛的水平炉中由280℃以10℃/min的升温速率升温至1000℃并保温，碳化完全后获得成品碳纤维。

7.按照权利要求1～6任意一项所述的方法制备的碳纤维，其特征在于，比表面积为566.74m²/g～836.82m²/g，比体积为112.53cm³/g～188.41cm³/g。