CN116641158A - 复合型碳纤维制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合型碳纤维制备工艺，包括以下步骤：步骤一，制备原丝；步骤二，预氧化处理；步骤三，牵伸处理；步骤四，二次预氧化处理；步骤五，二次牵伸；步骤六，抗菌性处理；步骤七，耐温性处理；步骤八，碳化处理；步骤九，将碳化处理后的原丝进行清洗，清洗后进行干燥；步骤十，干燥后进行收丝得到碳纤维。本发明解决了现有技术中碳纤维功能性单一的问题。

Description

复合型碳纤维制备工艺
技术领域
本发明涉及复合型碳纤维制备技术领域，具体为一种复合型碳纤维制备工艺。
背景技术
碳纤维指的是含碳量在90％以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成。碳纤维主要由碳元素组成，具有耐高温、抗摩擦、导热及耐腐蚀等特性外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。而现有技术中的碳纤维其功能性过于单一，缺少一种复合型多功能式碳纤维。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种复合型碳纤维制备工艺，为解决现有技术中碳纤维功能性单一的问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种复合型碳纤维制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，将纺丝液通过干喷湿纺法制备原丝；
步骤二，将原丝进行预氧化处理，预氧化过程中的温度控制在240度，预氧化反应时间为80分钟；
步骤三，将原丝进行热辊牵伸处理；
步骤四，将原丝进行二次预氧化处理，预氧化过程中的温度控制在260度，预氧化反应时间为100分钟；
步骤五，将原丝进行二次牵伸，牵伸采用蒸汽加热方式处理；
步骤六，将原丝放入由抗菌整理剂制备成的浸轧液中进行浸轧处理，浸泡温度为30度，浸泡时间为20分钟，浸泡后经蒸馏水反复清洗；
步骤七，将原丝放入由纳米二氧化硅和丙酮溶剂制备成的分散液中进行浸轧，浸轧处理次数为2次，浸轧完成后经蒸馏水反复清洗，清洗后做烘干处理；
步骤八，将原丝置入低温碳化炉做初步碳化反应处理，碳化温度为400度，初步碳化反应处理后置入高温碳化炉做碳化反应处理，碳化温度为1000度；
步骤九，将碳化处理后的原丝进行清洗，清洗后进行干燥；
步骤十，干燥后进行收丝得到碳纤维。
采用上述技术方案有益的是：将原材料制备成纺丝液后通过干喷湿纺法制备成原丝，将原丝进行初步预氧化处理，处理后进行热辊牵伸处理，而后再进行二次氧化和二次牵伸，将原丝放入由抗菌整理剂制备成的浸轧液中进行浸轧处理，浸轧和清洗后再置入分散液中进行浸轧，在清洗和烘干后进行碳化处理，直至干燥后收丝得到碳纤维；上述技术中通过干喷湿纺所制备有利于形成细特化、致密化和均质化的原丝，同时纺出的纤维体密度较高，表面平滑无沟槽，且可实现速纺丝，用于生产高性能、高质量的碳纤维原丝；上述技术中通过热辊牵伸——提升纺速，而传统纺丝线的牵伸和烘干流程中均采用蒸汽加热，由于蒸汽传导热能效率较低，因此牵伸的线速度较慢，大致为80～240m/min，而热辊牵伸采用电磁感应直接加热导丝辊，在同等辊径条件下热效率增加，能有效提升基础纺速；上述技术中在浸轧液中进行浸轧处理，能够提高原丝的抗菌性能，使得纤维功能多样化；上述技术中在分散液中进行浸轧处理，能够提高纤维的耐温蓄热性，即使得纤维保温效果提高，进而使得限位功能多样化；上述技术中通过不同温度进行的碳化处理，以此保证碳纤维的成品和强度。
本发明进一步设置：所述步骤三中的热辊牵伸倍数为2.8至3.0倍数。
采用上述技术方案有益的是：上述技术中热辊牵伸倍数为2.8至3.0倍数，提高热效率的同时进一步的提高基础纺速。
本发明进一步设置：所述步骤四中预氧化含氧量为25％-90％。
采用上述技术方案有益的是：上述技术中预氧化含氧量为25％-90％，使得原丝能够进一步的到氧化，提高后续收丝能力。
本发明进一步设置：所述步骤六中的浸液率保持在70％。
采用上述技术方案有益的是：上述技术中浸液率保持在70％，提高原丝在浸液率中的浸泡程度，同时提高抗菌整理剂于原丝上的覆盖率。
本发明进一步设置：所述步骤七中烘干前的原丝可置入涂覆液中，所述涂覆液由银粉、镍粉、酚醛树脂和极性有机溶剂超声混合制成，所述原丝浸泡完成后进行烘干处理。
采用上述技术方案有益的是：上述技术中涂覆液由银粉、镍粉、酚醛树脂和极性有机溶剂超声混合制成，使得原丝在浸入涂覆液后形成覆膜，该覆膜能够有效提升原丝抗静电性，进而实现碳纤维功能多样化。
具体实施方式
本发明提供一种复合型碳纤维制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，将纺丝液通过干喷湿纺法制备原丝；
步骤二，将原丝进行预氧化处理，预氧化过程中的温度控制在240度，预氧化反应时间为80分钟；
步骤三，将原丝进行热辊牵伸处理；
步骤四，将原丝进行二次预氧化处理，预氧化过程中的温度控制在260度，预氧化反应时间为100分钟；
步骤五，将原丝进行二次牵伸，牵伸采用蒸汽加热方式处理；
步骤六，将原丝放入由抗菌整理剂制备成的浸轧液中进行浸轧处理，浸泡温度为30度，浸泡时间为20分钟，浸泡后经蒸馏水反复清洗；
步骤七，将原丝放入由纳米二氧化硅和丙酮溶剂制备成的分散液中进行浸轧，浸轧处理次数为2次，浸轧完成后经蒸馏水反复清洗，清洗后做烘干处理；
步骤八，将原丝置入低温碳化炉做初步碳化反应处理，碳化温度为400度，初步碳化反应处理后置入高温碳化炉做碳化反应处理，碳化温度为1000度；
步骤九，将碳化处理后的原丝进行清洗，清洗后进行干燥；
步骤十，干燥后进行收丝得到碳纤维。
本发明进一步设置：所述步骤三中的热辊牵伸倍数为2.8至3.0倍数，所述步骤四中预氧化含氧量为25％-90％，所述步骤六中的浸液率保持在70％，所述步骤七中烘干前的原丝可置入涂覆液中，所述涂覆液由银粉、镍粉、酚醛树脂和极性有机溶剂超声混合制成，所述原丝浸泡完成后进行烘干处理。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种复合型碳纤维制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将纺丝液通过干喷湿纺法制备原丝；
步骤二，将原丝进行预氧化处理，预氧化过程中的温度控制在240度，预氧化反应时间为80分钟；
步骤三，将原丝进行热辊牵伸处理；
步骤四，将原丝进行二次预氧化处理，预氧化过程中的温度控制在260度，预氧化反应时间为100分钟；
步骤五，将原丝进行二次牵伸，牵伸采用蒸汽加热方式处理；
步骤六，将原丝放入由抗菌整理剂制备成的浸轧液中进行浸轧处理，浸泡温度为30度，浸泡时间为20分钟，浸泡后经蒸馏水反复清洗；
步骤七，将原丝放入由纳米二氧化硅和丙酮溶剂制备成的分散液中进行浸轧，浸轧处理次数为2次，浸轧完成后经蒸馏水反复清洗，清洗后做烘干处理；
步骤八，将原丝置入低温碳化炉做初步碳化反应处理，碳化温度为400度，初步碳化反应处理后置入高温碳化炉做碳化反应处理，碳化温度为1000度；
步骤九，将碳化处理后的原丝进行清洗，清洗后进行干燥；
步骤十，干燥后进行收丝得到碳纤维。
2.根据权利要求1所述的一种复合型碳纤维制备工艺，其特征在于：所述步骤三中的热辊牵伸倍数为2.8至3.0倍数。
3.根据权利要求1所述的一种复合型碳纤维制备工艺，其特征在于：所述步骤四中预氧化含氧量为25％-90％。
4.根据权利要求1所述的一种复合型碳纤维制备工艺，其特征在于：所述步骤六中的浸液率保持在70％。
5.根据权利要求1所述的一种复合型碳纤维制备工艺，其特征在于：所述步骤七中烘干前的原丝可置入涂覆液中，所述涂覆液由银粉、镍粉、酚醛树脂和极性有机溶剂超声混合制成，所述原丝浸泡完成后进行烘干处理。
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