[发明专利]一种高模量高强度短切炭纤维制造方法

摘要

一种高模量高强度短切炭纤维制造方法，目的是原料来源广、工序简单、制备难度小；本发明先将萘酚、黄腐酸混合物与中温沥青发生缩聚反应成为中间相沥青；把中间相沥青送入熔化成丝设备中，在常压、温度160-220℃下，采用内在真空0.03-0.15条件下的离心甩丝法，使高温熔融液流到高速旋转的甩丝滚面上，借助高速辊对熔融液的离心力作用，实现熔融液流的分散和牵伸成纤，将喷丝与收丝、在线短切工序合并为一体；将离心成纤后的炭纤维中间相进入预氧化炉进行不熔化处理；预氧炭纤维丝进入碳纤维炭化炉中进行的分级炭化，制成高模量高强度短切炭纤维。

主权项

一种高模量高强度短切炭纤维制造方法，其特征是：（1）中温沥青脱除杂质，萘酚、黄腐酸按重量百分比5.0‑98.0：2.0‑95.0的比例混合成混合物，该混合物占原料沥青的质量分数为0.05‑21.0%，该混合物与中温沥青发生缩聚反应形成聚酯类物质的同时还与沥青发生热解反应，逸出小分子的不凝性气体，最终成为中间相沥青；该中间相沥青的软化点达100‑110℃，160‑200℃下粘度为80‑95CP，QI喹啉不溶物质量分数在0.02‑0.15%，Ti甲苯不溶物质量分数在20.0‑25.5%，结焦值在 48.0‑53.5%，灰分质量分数在0.01‑0.1%；所述的中温沥青的技术指标是：软化点：90‑100℃，结焦值：42.15‑48：00%；甲苯不溶物：20.35‑25:00%；喹啉不溶物：0.8‑1.2%；灰份0.2‑0.7%；所述萘酚、黄腐酸纯度为99.80‑99.98%；萘酚、黄腐酸混合物占原料沥青中的质量分数为0.05‑21.0%；即以100份的原料沥青为准，萘酚、黄腐酸在其中的质量份数为0.05‑21份；（2）把中间相沥青在0.5‑1MPa氮气份下连续送入到熔化成丝设备中，在常压、温度160‑220℃下，采用内在真空0.03‑0.15条件下的离心甩丝法，使高温熔融液流到高速旋转的甩丝滚面上，借助高速辊对熔融液的离心力作用，实现熔融液流的分散和牵伸成纤，将喷丝与收丝、在线短切工序合并为一体；（3）将离心成纤后的炭纤维中间相进入预氧化炉进行不熔化处理，进入的丝速10‑50g /min，空气速度为0.2‑1.0 m3 /h，预氧化时间20‑30min；预氧化温度200‑380℃；（4）预氧炭纤维丝进入碳纤维炭化炉中进行的分级炭化，在380‑880℃下进行0.3‑1.2小时的温和炭化，制成体育器械及自行车制造用炭纤维材料；或经1000‑1500℃下0.1‑0.5小时的高温炭化，制成高模量高强度短切炭纤维。