干湿法高性能聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备

本文介绍了高性能聚丙烯腈 (PAN)原丝的质量指标 ,讨论了影响原丝质量的因素。叙述了PAN聚合体及纺丝原液对原丝质量的影响 ,并论述了干湿法纺丝工艺的特点及对纤维物理机械性能的影响。同时 ,阐述了PAN原丝油剂及生产过程中原料的纯化及生产环境的净化对原丝质量的影响。

高性能聚丙烯腈基碳纤维的原丝

聚丙烯腈（ＰＡＮ）原丝质量已经成为制约我国碳纤维工业发展的重要因素之一．这已引起国内专家的高度重视，已到了非解决不可的地步．本文将从聚合和纺丝两方面，系统的阐述制取高性能碳纤维原丝的几个要素．

管式保压蒸汽牵伸对高性能碳纤维用聚丙烯腈原丝性能的影响

采用管式保压蒸汽牵箱伸制备了高性能碳纤维用聚丙烯腈(PAN)基原丝。通过蒸汽压力和温度匹配实验,找到最佳蒸汽牵伸工艺和设备保压极限值。即蒸汽压力0.20MPa,蒸汽牵伸温度133℃,蒸汽牵伸倍率2.0为最佳蒸汽牵伸工艺,管式保压蒸汽牵伸箱保压极限值为0.38MPa。利用XRD广角衍射仪考察了不同压力、不同牵伸倍率条件下原丝结晶取向度,结果得出蒸汽压力为0.38MPa,蒸汽牵伸温度为150℃,蒸汽牵伸倍率为2.0时结晶度、取向度最大,分别为54.2%和89.9%。利用X射线小角散射(SAXS)对比了两种不同蒸汽牵伸工艺下原丝的孔径尺寸及分布。实验结果表明,管式保压蒸汽牵伸制备原丝与过热蒸汽牵伸制备原丝相比,最小微孔比例增大3%,分形维数减小0.20。最佳工艺条件下管式保压蒸汽牵伸制备原丝对应的碳丝强度比过热蒸汽牵伸制备原丝对应的碳丝强度高0.50GPa。

废聚丙烯腈纤维制备高性能碳纤维研究

针对国内碳纤维生产企业聚丙烯腈废丝问题进行高端循环再利用。采用紫外-可见分光光度计和旋转流变仪研究了二甲基亚砜/水混合溶剂对聚丙烯腈溶解能力和溶液流变性的影响,采用称重法研究了处理温度和时间对聚丙烯腈废丝脱水性能的影响,并利用废丝经溶解制备纺丝液、原丝和碳纤维。结果表明:水的存在影响了二甲基亚砜对聚丙烯腈的溶解能力,使聚丙烯腈溶液缠结增大,聚丙烯腈溶液的复数黏度、储能模量和损耗模量增加,聚丙烯腈纺丝液稳定性降低;提高处理温度和延长处理时间有利于聚丙烯腈废丝中水分的脱除,完全脱除水分的聚丙烯腈废丝经溶解、纺丝、预氧化和碳化,可以制备近似圆形、表面具有沟槽的T300级别聚丙烯腈碳纤维,碳纤维原丝生产线的废物得到绿色、高端化再利用。

高性能聚丙烯腈碳纤维原丝制备技术通过鉴定

中科院长春应化所于2002年初承担了吉林省科技发展计划重大项目——高性能T700聚丙烯腈碳纤维原丝的研制经过3年多的努力攻关，制得的聚丙烯腈共聚合物结构新颖，已申报中国发明专利2项；确立了高性能碳纤维溶液的制备方法，可获得以开发T700碳纤维原丝为目标的专业纺丝溶液；所确立的干喷一湿纺技术和高温蒸汽牵伸技术适合于高强度碳纤维原丝的制备，工艺流程合理，易于控制，可用于指导规模化生产；所得到的原丝性能达到技术指标，整体技术居国内领先水平。

聚丙烯腈基聚合物溶液及其制备方法、碳纤维原丝、碳纤维原丝的制备方法以及碳纤维的制备方法

本发明公开了可以提高溶剂和未反应原料单体的回收率从而可降低制备成本的碳纤维母体纤维的制备方法，由此获得的碳纤维原丝，以及利用该碳纤维原丝在较短时间内通过防火处理工艺制备碳纤维的方法。

聚丙烯腈基大丝束碳纤维用聚合物、制备方法及聚丙烯腈基大丝束碳纤维

本发明公开了一种聚丙烯腈基大丝束碳纤维用聚合物、制备方法及聚丙烯腈基大丝束碳纤维。聚合物包含丙烯腈结构单元、第二共聚单体结构单元、第三共聚单体结构单元以及第四共聚单体结构单元,所述丙烯腈结构单元来源于丙烯腈,所述第二共聚单体结构单元来源于第二共聚单体,所述第三共聚单体结构单元来源于第三共聚单体,所述第四共聚单体结构单元来源于第四共聚单体。

超重力脱单釜在聚丙烯腈聚合物脱单中的应用

为了降低高性能碳纤维用聚丙烯腈聚合液中w(残余单体),通过使用超重力脱单釜进行脱单。考察了超重力脱单釜的转速、温度、真空度、填料组合形式对脱单效果的影响。实验结果得出转子最佳转速为400r/min、温度为60℃、真空度为-0.095MPa的条件下,填料内斜型-栅格型-外斜型-栅格组合形式脱单效果最好,w(残余单体)可降至0.1%。同时也考察了两种不同形式脱单釜对高性能碳纤维原丝及对应碳丝性能的影响。结果得出原伞盘式脱单釜制备碳丝强度为5.01GPa,超重力脱单釜制备碳丝强度为5.51GPa。最后,通过工艺调优得出,最佳工艺条件下的超重力脱单釜明显优于原伞盘式脱单釜。

低成本聚丙烯腈基碳纤维的创新发展

近年来，为适应以汽车为首的轻量、节能一环保以及闻防军工超高性能和低成本化的紧迫需求，丙烯腈基（PAN）系原丝和全套碳纤维工艺技术与设备的研发，均取得了重大进展。

聚丙烯腈（PAN）基碳纤维国内技术新进展

结构独特的碳纤维（CF）集众多优异性能于一身。高性能碳纤维是制造先进复合材料最重要的增强材料，是发展国防军工与国民经济的重要战略物资。CF及碳纤维增强复合材料（CFRP）已成为结构材料、功能材料中独一无二的佼佼者。在各种领域中已经并将不断得到广泛应用，创造出惊人的产值及高附加产值。因此，CF被称为“未来材料革命的梦幻材料”，也有人称“二十一世纪是CF世纪”。原料不同的三大品种。CF中，聚丙烯腈基碳纤维（PANCF）刖途最广、发展最为迅速。

我国高性能碳纤维产业化发展

分析了我国高性能碳纤维的供需现状,指出我国高性能碳纤维产业链中存在的原丝质量、工程化技术和市场开发的问题;提出应确定高性能碳纤维的市场定位,解决制约产业链发展的技术及工程问题,争取政策支持,进行从聚合、原丝到预氧化和碳化一条龙技术的配套开发,促进高性能碳纤维产业链的发展。

高性能碳纤维原丝与干喷湿纺

干喷湿纺兼备干法和湿法的优点,是新一代纺丝方法。此法在国外已用在工业生产线上,并纺出高性能PAN原丝和制得高质量碳纤维。此法还在完善和提高,普及已为期不远。

聚丙烯腈纤维结构缺陷的形成和控制

为了获得高性能的碳纤维和高质量的碳纤维前驱体原丝,借助于扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对原丝和碳纤维的结构缺陷进行观察,并对结构缺陷的形成原因进行分析,提出了控制缺陷的方法,希望为制备高性能的碳纤维提供理论根据。

高性能碳纤维产业化实现突破

2009年6月14日，我国首个百吨级碳纤维生产基地——中国石油吉林石化公司碳纤维厂在吉林省吉林市建成并投入生产。其自主研发的聚丙烯腈基碳纤维产品性能已达到国际先进水平，打破了国外技术封锁。这标志着我国高性能碳纤维产业化实现了新突破。碳纤维是应用于高精尖领域的重要新材料，我国高新技术产业的快速发展，对碳纤维需求量大幅度增加。目前，国内几个国家重点实验室已试制出了碳纤维产品，制备技术已经成熟。但由于我国碳纤维行业缺乏具有自主知识产权的核心产业化技术支撑：碳纤维产业化进程举步维艰，制约了我国高性能纤维及复合材料产业的发展。

高性能碳纤维产业园落户沈阳

据悉，沈阳康平高性能碳纤维产业园框架协议在北京签约。该项目总投资30亿元，由中国化学纤维工业协会牵头，中纤创业投资公司、中国恒天集团等5家大型企业共同组建的沈阳中恒碳纤维产业集团有限公司投资建设。项目将于5月开工建设，建设期3年。届时将实现年产聚丙烯睛碳纤维原丝12．5kt、聚丙烯腈碳纤维5kt、碳纤维预浸料400万m^2。

美国经济稳定增长,高性能聚合物市场巨大

法国化工巨头阿科玛宣布，将扩大在法国和美国的新型Kepstan聚醚酮酮（PEKK）产能，以满足碳纤维复合材料和3D打印应用不断上涨的需求。阿科玛计划，至2016年中期将其法国工厂产能翻一番。该公司还计划在其位于美国亚拉巴马州的Mobile生产基地中建立一家PEKK工厂，2018年下半年投产。

美国RTP推出碳纤维彻底高性能复合材料

美国复合材料生产商RTP公司日前宣布，成功推出一款新型碳纤维增强型复合材料，并将其命名为“碳纤维彻底高性能复合材料”。“碳纤维彻底高性能复合材料”将耐高温聚合物与纤维增强型材料有机结合，不但具备工程材料所需的高抗冲击性的机械性能，还继承了碳纤维低密度、耐腐蚀、易成型的优良特性。

一种制备高性能碳纤维的方法

本发明属于碳纤维技术领域。将聚丙烯腈共聚纤维置于热处理炉内进行热氧稳定化，温度设定为180-280℃，总牵伸率设定为5％～12％，并在265-280℃的温区内控制纤维停留时间为17～22min，