[发明专利]碳纤维束及其制造方法、预浸料坯以及碳纤维增强复合材料

权利要求书

1.碳纤维束，其中，微晶尺寸Lc、通过单纤维复合材料压缩碎裂法测得的单纤维压缩强度Fc及树脂含浸线束拉伸试验中的初始弹性模量E₀的关系同时满足以下的式(1)～(3)，并且Lc为2.60nm以上且4.00nm以下，其中，所述Lc的单位是nm，所述Fc和E₀的单位是GPa，

Fc≥1.3×10/Lc-0.3    ··· (1)

E₀≤80×Lc+155    ··· (2)

E₀≥330    ··· (3)。

2.根据权利要求1所述的碳纤维束，其实质上无捻。

3.根据权利要求1或2所述的碳纤维束，其中，碳纤维束中存在的起毛数为2个/m以下。

4.根据权利要求1或2所述的碳纤维束，其中，平均可撕裂距离为800～1100mm。

5.根据权利要求1或2所述的碳纤维束，其中，线束拉伸强度为4.8GPa以上。

6.根据权利要求1或2所述的碳纤维束，其中，单纤维直径为5.0μm以上，微晶尺寸Lc与通过阿基米德法求出的比重SG的关系满足以下的式(4)及(5)，其中，所述Lc的单位是nm，

SG≥0.0633×Lc+1.565    ··· (4)

2.85≤Lc≤4.00    ··· (5)。

7.根据权利要求1或2所述的碳纤维束，其中，单纤维直径为6.0μm以上。

8.预浸料坯，其是将权利要求1～7中任一项所述的碳纤维束含浸于热固性树脂而成的预浸料坯，热固性树脂的固化物的弹性模量为3.0GPa以上。

9.碳纤维增强复合材料，其包含权利要求1～8中任一项所述的碳纤维束和基体树脂。

10.权利要求1～7中任一项所述的碳纤维束的制造方法，其中，经过将聚丙烯腈系前体纤维束在含氧气氛下进行热处理的耐燃化工序、将所述耐燃化工序中得到的纤维束在最高温度为500～1000℃的非活性气氛下进行热处理的预碳化工序、将所述预碳化工序中得到的纤维束在最高温度为1700～3000℃的非活性气氛下进行热处理的碳化工序、和对所述碳化工序中得到的纤维束进行氧化处理的工序而得到实质上无捻的碳纤维束，

所述耐燃化工序进行至纤维束的红外光谱中的1453cm^-1峰强度相对于1370cm^-1的峰强度之比成为0.60～0.70的范围、且红外光谱中的1254cm^-1的峰强度相对于1370cm^-1的峰强度之比成为0.50～0.65的范围为止，

所述碳化工序中纤维束的张力为4.0～6.0mN/dtex，并且

所述碳化工序进行至纤维束的微晶尺寸Lc相对于最高温度T而言成为Lc≥2.00×10^-3×T-0.90为止，其中，所述Lc的单位是nm。

11.权利要求1～7中任一项所述的碳纤维束的制造方法，其中，经过将聚丙烯腈系前体纤维束在含氧气氛下进行热处理的耐燃化工序、将所述耐燃化工序中得到的纤维束在最高温度为500～1000℃的非活性气氛下进行热处理的预碳化工序、将所述预碳化工序中得到的纤维束在最高温度为1700～3000℃的非活性气氛下进行热处理的碳化工序、和对所述碳化工序中得到的纤维束进行氧化处理的工序而得到碳纤维束，

所述耐燃化工序中的纤维束的张力为1.0mN/dtex以上，

所述耐燃化工序进行至纤维束的红外光谱中的1453cm^-1峰强度相对于1370cm^-1的峰强度之比成为0.60～0.70的范围、且红外光谱中的1254cm^-1的峰强度相对于1370cm^-1的峰强度之比成为0.50～0.65的范围为止，

所述碳化工序中的纤维束的捻数为2个捻回/m以上或者纤维束的表面的捻角为0.2°以上，并且所述碳化工序中的纤维束的张力为4.0mN/dtex以上。