中空碳纤维的制备方法

技术特征：
1.一种中空碳纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，纺丝原液的配置：将聚丙烯腈粉末加入到纺丝溶剂中，搅拌均匀后得到聚丙烯腈溶液；接着，将聚丙烯腈溶液在真空条件下进行脱泡处理，得到质量百分数为15wt～30wt％的纺丝原液；s2，纤维制备：配置成分相同、粘度不同的油和油浴；将步骤s1中得到的纺丝原液和油分别对应注入到同轴纺丝针头的外针头和内针头，将纺丝原液和油通过同轴纺丝针头挤出，得到外层为纺丝原液、内层为油的纺丝细流；接着，使纺丝细流依次经过空气段和高温油浴，水洗后得到聚丙烯腈基中空纤维；s3，预氧化处理：将步骤s2中得到的聚丙烯腈基中空纤维置于管式炉中，按照预设的升温模式进行预氧化，得到预氧化的聚丙烯腈基中空纤维；s4，碳化处理：将步骤s3中得到的预氧化的聚丙烯腈基中空纤维冷却到室温后，置于管式炉中，进行碳化处理，得到聚丙烯腈基中空碳纤维。2.根据权利要求1所述的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述纺丝原液和油挤出喷丝头的速度比为(0.5:1)～(2:1)。3.根据权利要求1所述的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述空气段的温度为20～30℃，所述油浴的温度为150～250℃。4.根据权利要求1所述的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述油和油浴的粘度比为(0.5:1)～(0.8:1)。5.根据权利要求1所述的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，所述预设的升温模式为梯度升温模式：从25℃升至230℃，在230℃下保温0.3～0.8h，再以10℃为一个梯度升至预设温度，每个预设温度下保温0.3～0.8h，直至温度达到280℃。6.根据权利要求1所述的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述封口搅拌的搅拌速度为500～700r/min，搅拌温度为25～35℃，搅拌时间为4～6h。7.根据权利要求1所述的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s4中，所述碳化处理采用连续升温模式：以2～4℃/min的速度从25℃升至1000℃，保温2～4h。8.根据权利要求1所述的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述水洗溶液为体积比为(2:8)～(7:3)的丙酮和乙醇的混合溶液，水洗温度为20～35℃。9.根据权利要求1所述的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述纺丝溶剂为二甲亚砜、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺以及硫氰酸钠中的一种或几种的共混物。10.根据权利要求1所述的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述油和油浴的成分相同，所述成分为二甲基硅油、乙基硅油、乙基含氢硅油、苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、含氟硅油、植物油中的任意一种或任意几种的共混物。

技术总结
本发明提供了一种中空碳纤维的制备方法，包括以下步骤：S1，纺丝原液的配置：将聚丙烯腈粉末溶于纺丝溶剂，搅拌均匀后得到聚丙烯腈溶液；将上述溶液经脱泡处理后作为外层溶液；S2，纤维制备：通过同轴纺丝法，以具有一定粘度的油为内层溶液、高温油浴为凝固浴，以一定的速度比将内外层溶液挤出，得到纺丝细流；接着使纺丝细流先经过空气段，再经过高温油浴，最后水洗；S3，预氧化处理：采用梯度升温模式进行预氧化；S4，碳化处理。本发明通过同轴纺丝法，以聚丙烯腈为原料，成分相同、粘度不同的油分别作为纤维的内层溶液和凝固浴，对原丝成丝工艺进行调控，有效改善了原丝表面的结构，最终制得结构致密、纤维强度高的聚丙烯腈基中空碳纤维。维。维。


技术研发人员：夏良君 付专 宫钧耀 周赵子轩 张春华 夏欣茹 王小凤 徐卫林
受保护的技术使用者：武汉纺织大学
技术研发日：2021.11.18
技术公布日：2022/12/5