[发明专利]一种聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法

说明书

本发明是关于一种聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法。主要采用的技术方案为：一种聚丙烯腈纤维的制备方法，包括如下步骤：聚丙烯腈纺丝原液经喷丝孔挤出形成纺丝细流；所述纺丝细流经过凝固成形处理后，得到初生纤维；在气体介质中，对所述初生纤维进行牵伸处理；对牵伸处理后的初生纤维进行后处理，得到聚丙烯腈纤维。本发明主要用于减少聚丙烯腈纤维及聚丙烯腈基碳纤维制备过程中所产生的废水量。

技术领域

本发明涉及一种纤维技术领域，特别是涉及一种聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法。

背景技术

聚丙烯腈纤维的用途广泛，其既可以直接用于纺织工业，也可以经过热处理后制备成聚丙烯腈基碳纤维。

在利用湿法纺丝工艺或干喷湿法纺丝工艺制备聚丙烯腈纤维时：纺丝细流先经过凝固浴形成凝固丝(凝固丝也称为初生纤维)，再对凝固丝进行后处理工艺(如，水洗、拉伸、上油、干燥等)，使凝固丝变为聚丙烯腈纤维。但是，从凝固浴中出来的凝固丝中含有大量溶剂，后处理工艺中必须除去这些溶剂，以提高纤维性能，满足后续加工的需要。

现有技术直接采用水洗的方式除去凝固丝中所含有的溶剂。但是，本发明的发明人发现：采用直接水洗的方式将凝固丝中的溶剂除去的这种技术直接带来的后果是产生大量的废水，这样不仅增加了生产成本，还会对环境造成污染。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法，主要目的在于减少聚丙烯腈纤维及聚丙烯腈基碳纤维制备过程中所产生的废水量。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种聚丙烯腈纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

制备初生纤维：聚丙烯腈纺丝原液经喷丝孔挤出形成纺丝细流；所述纺丝细流经过凝固成形处理后，得到初生纤维；

牵伸处理：在气体介质中，对所述初生纤维进行牵伸处理；

后处理：对牵伸处理后的初生纤维进行后处理，得到聚丙烯腈纤维。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，在所述牵伸处理的步骤中，所述牵伸处理为正牵伸处理；优选的，优选的，在所述牵伸处理的步骤中，对所述初生纤维进行2-3级牵伸处理；优选的，在所述牵伸处理的步骤中，对所述初生纤维施加的总牵伸倍数为1.05～3.5倍，优选为1.2～3倍，进一步优选为1.5～2倍。

优选的，在所述牵伸处理的步骤中：所述气体介质的温度不高于50℃，优选不高于25℃；所述气体介质的温度不低于所述初生纤维的玻璃化温度、初生纤维中所含溶剂的熔点。

优选的，在所述牵伸处理的步骤中：所述气体介质为空气、氮气、水蒸气、惰性气体、二氧化碳中的一种或几种的混合气体。

优选的，在制备初生纤维的步骤中：所述初生纤维整体呈凝固态或凝胶态；或所述初生纤维的部分呈凝固态、凝胶态、溶液态中的任一种。

优选的，在所述制备初生纤维的步骤中，采用湿法纺丝法、干喷湿法纺丝法、干法纺丝方法中的任一种将纺丝原液制成初生纤维；

优选的，当采用湿法纺丝法将聚丙烯腈纺丝原液制成初生纤维时：凝固浴的温度为0～70℃，优选为15～65℃；和/或喷丝头牵伸倍数为0.7～1.5 倍，优选为0.75～1.2倍，进一步优选为0.8～1.1倍；

优选的，当采用干喷湿法纺丝法将聚丙烯腈纺丝原液制成初生纤维时：凝固浴的温度为-50～10℃，进一步优选为-25～4℃，更优选-18℃～4℃；和 /或喷丝头牵伸倍数为2～12倍，优选3～8倍，进一步优选为4～6倍。