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公开(公告)号：CN111621878B
公开(公告)日：2023-04-28
申请号：CN202010174090.1
申请日：2020-03-13
Applicant: 北京化工大学
IPC: D01F9/22 , C08F220/46 , C08F222/02 , C08F220/14
Abstract: 本发明涉及具有表面沟槽结构的大直径聚丙烯腈基高强中模、高强高模碳纤维及制备方法。本发明采用湿法纺丝制备大直径原丝，在高于空气中氧气体积浓度的预氧化气体氛围中进行预氧化处理，得到径向光密度值基本相同的“均质预氧纤维”，后经低温碳化、高温碳化制得具有表面沟槽结构，直径8.5～10μm，强度4.90～6.10GPa，模量270～310GPa大直径高强中模碳纤维，再经较常规处理时间更长的高温石墨化处理得具有表面沟槽结构，直径7～10μm，强度3.70～5.50GPa，模量370～688GPa大直径高强高模碳纤维。碳纤维直径的提升不仅提升了纤维的准直性，改善复合材料制备中树脂的浸润性，同时表面沟槽结构有益于碳纤维和树脂的啮合作用，最终提升复合材料的力学性能。
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公开(公告)号：CN111218733B
公开(公告)日：2021-10-15
申请号：CN202010174018.9
申请日：2020-03-13
Applicant: 北京化工大学
Abstract: 本发明涉及一种大直径高强中模碳纤维的制备方法。采用干湿法纺丝技术制备原丝，通过调控预氧化阶段各温区预氧化时间比，控制预氧纤维的皮芯比≥0.85，再经过低温碳化、高温碳化制得大直径高强中模聚丙烯腈基碳纤维，所得纤维平均直径8.5μm～11μm，强度5.4GPa～6.3GPa，模量280GPa～330GPa。所得的高强中模碳纤维在保持甚或提高其强度、模量等力学性能指标同时，提升了纤维的直径，使得复合材料的强度和抗压能力都得到了提高，解决了高强中模碳纤维其压缩强度与拉伸强度严重失衡的问题。
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公开(公告)号：CN109468712A
公开(公告)日：2019-03-15
申请号：CN201811244153.5
申请日：2018-10-24
Applicant: 北京化工大学
Abstract: 本发明涉及一种高模量碳纤维及调控热稳定化纤维氧环结构制备高模量碳纤维的方法，该方法包括：(1)将聚丙烯腈共聚纤维在空气气氛下进行热稳定化处理，得到OC值为0.31～0.36的空气热稳定化纤维；(2)将所述空气热稳定化纤维在氮气气氛下进行热稳定化处理，得到OC值为0.17～0.23的氮气热稳定化纤维；(3)将所述氮气热稳定化纤维依次进行低温碳化、高温碳化和石墨化处理，得到高模量碳纤维，其中，所述OC＝fO/CI，式中：fO为热稳定化纤维中氧元素的质量分数，CI为热稳定化纤维的环化指数。由此，采用该方法可以制备得到拉伸强度在3815～4882MPa，拉伸模量在503～559GPa的碳纤维。
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公开(公告)号：CN111304784B
公开(公告)日：2021-06-22
申请号：CN202010174102.0
申请日：2020-03-13
Applicant: 北京化工大学
IPC: D01F9/22
Abstract: 本发明涉及一种大直径聚丙烯腈(PAN)基高强中模、高强高模碳纤维的制备方法。本发明采用干湿法纺丝制备大直径原丝，原丝在高于空气中氧气体积浓度的预氧化气体氛围中进行预氧化处理，得到径向光密度值基本相同的“均质预氧纤维”，后经低温碳化、高温碳化制得大直径高强中模碳纤维，直径在8.5～10μm、强度5.40～6.30GPa，模量280～330GPa；再经较常规处理时间更长的高温石墨化处理制得大直径高强高模碳纤维,直径在7～10μm，强度3.90～5.70GPa，模量380～688GPa。本发明制得的大直径高强中模或高强高模碳纤维，增大了碳纤维直径，有效提高了纤维的准直性，改善了复合材料制备中纤维的树脂浸润性，最终提升复合材料的力学性能。
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公开(公告)号：CN111621878A
公开(公告)日：2020-09-04
申请号：CN202010174090.1
申请日：2020-03-13
Applicant: 北京化工大学
IPC: D01F9/22 , C08F220/46 , C08F222/02 , C08F220/14
Abstract: 本发明涉及具有表面沟槽结构的大直径聚丙烯腈基高强中模、高强高模碳纤维及制备方法。本发明采用湿法纺丝制备大直径原丝，在高于空气中氧气体积浓度的预氧化气体氛围中进行预氧化处理，得到径向光密度值基本相同的“均质预氧纤维”，后经低温碳化、高温碳化制得具有表面沟槽结构，直径8.5～10μm，强度4.90～6.10GPa，模量270～310GPa大直径高强中模碳纤维，再经较常规处理时间更长的高温石墨化处理得具有表面沟槽结构，直径7～10μm，强度3.70～5.50GPa，模量370～688GPa大直径高强高模碳纤维。碳纤维直径的提升不仅提升了纤维的准直性，改善复合材料制备中树脂的浸润性，同时表面沟槽结构有益于碳纤维和树脂的啮合作用，最终提升复合材料的力学性能。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN111254521A
公开(公告)日：2020-06-09
申请号：CN202010174019.3
申请日：2020-03-13
Applicant: 北京化工大学
IPC: D01F9/22 , D01F6/38 , C08F220/46 , C08F222/02 , C08F220/14 , D01D5/06 , D01D5/253
Abstract: 本发明涉及一种具有表面沟槽结构的大直径高强中模碳纤维及其制备方法。该纤维具有表面沟槽结构，平均直径在8.5μm～11μm，强度在4.9～6.0GPa，模量在270GPa～310GPa。采用湿法纺丝技术制备原丝，通过调控预氧化阶段各温区预氧化时间比，控制预氧纤维的皮芯比≥0.85，再经过低温碳化、高温碳化制得具有表面沟槽结构的大直径高强中模碳纤维。所制得的具有表面沟槽结构的大直径高强中模碳纤维不仅提升了纤维的准直性，也改善了复合材料制备中树脂的浸润性，最终提升了复合材料应用中的压缩强度等力学性能。
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公开(公告)号：CN111218733A
公开(公告)日：2020-06-02
申请号：CN202010174018.9
申请日：2020-03-13
Applicant: 北京化工大学
Abstract: 本发明涉及一种大直径高强中模碳纤维的制备方法。采用干湿法纺丝技术制备原丝，通过调控预氧化阶段各温区预氧化时间比，控制预氧纤维的皮芯比≥0.85，再经过低温碳化、高温碳化制得大直径高强中模聚丙烯腈基碳纤维，所得纤维平均直径8.5μm～11μm，强度5.4GPa～6.3GPa，模量280GPa～330GPa。所得的高强中模碳纤维在保持甚或提高其强度、模量等力学性能指标同时，提升了纤维的直径，使得复合材料的强度和抗压能力都得到了提高，解决了高强中模碳纤维其压缩强度与拉伸强度严重失衡的问题。
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公开(公告)号：CN109468712B
公开(公告)日：2021-02-09
申请号：CN201811244153.5
申请日：2018-10-24
Applicant: 北京化工大学
Abstract: 本发明涉及一种高模量碳纤维及调控热稳定化纤维氧环结构制备高模量碳纤维的方法，该方法包括：(1)将聚丙烯腈共聚纤维在空气气氛下进行热稳定化处理，得到OC值为0.31～0.36的空气热稳定化纤维；(2)将所述空气热稳定化纤维在氮气气氛下进行热稳定化处理，得到OC值为0.17～0.23的氮气热稳定化纤维；(3)将所述氮气热稳定化纤维依次进行低温碳化、高温碳化和石墨化处理，得到高模量碳纤维，其中，所述OC＝fO/CI，式中：fO为热稳定化纤维中氧元素的质量分数，CI为热稳定化纤维的环化指数。由此，采用该方法可以制备得到拉伸强度在3815～4882MPa，拉伸模量在503～559GPa的碳纤维。
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公开(公告)号：CN111254521B
公开(公告)日：2021-10-01
申请号：CN202010174019.3
申请日：2020-03-13
Applicant: 北京化工大学
IPC: D01F9/22 , D01F6/38 , C08F220/46 , C08F222/02 , C08F220/14 , D01D5/06 , D01D5/253
Abstract: 本发明涉及一种具有表面沟槽结构的大直径高强中模碳纤维及其制备方法。该纤维具有表面沟槽结构，平均直径在8.5μm～11μm，强度在4.9～6.0GPa，模量在270GPa～310GPa。采用湿法纺丝技术制备原丝，通过调控预氧化阶段各温区预氧化时间比，控制预氧纤维的皮芯比≥0.85，再经过低温碳化、高温碳化制得具有表面沟槽结构的大直径高强中模碳纤维。所制得的具有表面沟槽结构的大直径高强中模碳纤维不仅提升了纤维的准直性，也改善了复合材料制备中树脂的浸润性，最终提升了复合材料应用中的压缩强度等力学性能。
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公开(公告)号：CN111304784A
公开(公告)日：2020-06-19
申请号：CN202010174102.0
申请日：2020-03-13
Applicant: 北京化工大学
IPC: D01F9/22
Abstract: 本发明涉及一种大直径聚丙烯腈(PAN)基高强中模、高强高模碳纤维的制备方法。本发明采用干湿法纺丝制备大直径原丝，原丝在高于空气中氧气体积浓度的预氧化气体氛围中进行预氧化处理，得到径向光密度值基本相同的“均质预氧纤维”，后经低温碳化、高温碳化制得大直径高强中模碳纤维，直径在8.5～10μm、强度5.40～6.30GPa，模量280～330GPa；再经较常规处理时间更长的高温石墨化处理制得大直径高强高模碳纤维,直径在7～10μm，强度3.90～5.70GPa，模量380～688GPa。本发明制得的大直径高强中模或高强高模碳纤维，增大了碳纤维直径，有效提高了纤维的准直性，改善了复合材料制备中纤维的树脂浸润性，最终提升复合材料的力学性能。
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