一種用脫油瀝青為原料製備碳纖維的方法
2023-09-14 10:42:30 2
專利名稱：一種用脫油瀝青為原料製備碳纖維的方法
技術領域：
本發明涉及一種用脫油瀝青為原料製備碳纖維的方法，屬有機碳材料的研究與製取方法的技術領域。
背景技術：
碳元素以單質和化合物形態廣泛存在於地質層中，其碳元素材料已被廣泛應用，具有密度小、強度大、耐高溫、防輻射、耐燒蝕等優點，碳纖維、金剛石、石墨等都是當今廣泛應用的碳材料。
氣相生長碳纖維的製取方法是以低碳烴化合物為原料，以過渡金屬Fe、Co、Ni及其合金為催化劑，在氫氣或其他含氧氣體中進行熱解，析出碳纖維狀炭素，與有機碳纖維，例如聚丙烯晴碳纖維和瀝青基碳纖維相比，具有生產工藝簡單、原料資源豐富、成本低、性能優良等特點。
脫油瀝青是重油梯級分離後得到的重油殘渣，是渣油溶劑脫瀝青過程中的副產物，脫油瀝青具有軟化點高、分子質量大、粘度大、殘炭值高達35.8-54.6％，是一種富碳的複雜混合物，藉助獨特的物理、化學性質和製取方法，可獲得高附加值產品，對於深層次的利用脫油瀝青為原料製備氣相生長碳纖維還是一項科研空白。
發明內容
目的本發明的目的就是針對背景技術的不足，利用含碳元素豐富的脫油瀝青為原料，用二茂鐵為催化劑，用管式高溫爐、在高溫狀態下、惰性氣體保護下、採用氣相生長法，直接在管式高溫爐內的石英管內壁上生長出碳纖維材料、達到充分利用豐富的脫油瀝青資源、製成長徑比大的碳纖維，以簡化碳纖維的製備工藝流程、降低成本、提高纖維精度、純度、長度的目的。
技術方案本發明使用的化學物質原料為脫油瀝青、二茂鐵、氬氣、鹽酸、蒸餾水，其組合配比是以克、釐米3、毫升為計量單位脫油瀝青CnHmSxNyOz 1.8g±0.018g二茂鐵Fe(C5H5)20.2g±0.002g氬氣Ar 100000cm3±200cm3鹽酸HCl 400ml±5ml蒸餾水H2O 2000ml±10ml本發明的製取方法如下(1)精選化學物質原料對使用的化學物質原料要進行精選，並進行純度控制脫油瀝青95％二茂鐵98％氬氣95％鹽酸濃度38％蒸餾水95％(2)研磨、過篩對製備使用的脫油瀝青、二茂鐵要分別進行研磨、過篩，並進行細度控制；將脫油瀝青原料16.0g置於研缽中，用研磨棒進行研磨，然後用100目的篩網進行過篩，反覆研磨、反覆過篩，留下細粉1.8g±0.018g，其細粉粒徑≤150μm；將二茂鐵2.0g置於研缽中，用研磨棒進行研磨，然後用100目的篩網進行過篩，反覆研磨、反覆過篩，留下細粉0.2g±0.002g，其細粉粒徑≤150μm。
(3)清洗石英管將管式高溫爐內的石英管取出，分別用鹽酸150ml±5ml、蒸餾水1500ml±10ml注入石英管內壁，進行清洗，使其保持清潔，不得有雜質介入。
(4)清洗石英原料舟將石英原料舟置於超聲波清洗器中，首先注入鹽酸250ml±5ml，進行超聲清洗20min±1min，然後注入蒸餾水500ml±10ml，進行超聲清洗30min±1min，使其保持清潔，不得有雜質介入。
(5)乾燥石英管和石英原料舟將石英管和石英原料舟分別置於真空乾燥箱中，在150℃±5℃的溫度狀態下，各烘乾30min±1min。
(6)原料混合將研磨、過篩後的脫油瀝青1.8g±0.018g、二茂鐵0.2g±0.002g細粉置於石英原料舟中，進行混合，用攪拌器進行攪拌均勻。
(7)氬氣清潔管式高溫爐石英管開啟氬氣瓶向石英管內輸入氬氣500cm3±10cm3，驅除其他有害氣體，使石英管內處於氬氣氣氛中。
(8)置放石英原料舟將裝有混合原料粉末的石英原料舟置於管式高溫爐石英管內的進口區，即低溫區。
(9)輸入保護氣體——氬氣打開氬氣瓶開關閥和氬氣流量計，向管式高溫爐中連續不斷的輸入氬氣，輸入速度為150cm3/min。
(10)開啟管式高溫爐、升溫、保溫，碳纖維生長開啟管式高溫爐，並由溫度控制器程序控制溫度；管式高溫爐溫度由常溫20℃±3℃開始升溫，升溫速度15℃/min，升溫時間為65min±5min，在高溫區1000℃±10℃時，恆溫、保溫30min±1min，高溫區兩側為低溫區，低溫區溫度為450℃±50℃；推動石英原料舟進入450℃±50℃溫度區用導軌控制器控制石英管移動，石英原料舟緩慢前進，推進速度為3mm/min；高溫反應，氣相生長碳纖維脫油瀝青、二茂鐵的混合細粉在1000℃±10℃的狀態下，進行化學、物理反應，脫油瀝青和二茂鐵在高溫狀態下熱解，首先裂解生成CH4、CO、H2、N2、CO2、H2S氣體和低烴類化合物，形成固態——液態——氣態——液態——固態形態轉換，以氣態分子吸附——分解——溶解——擴散——析出——生長形式，使碳纖維產物生長在石英管內壁上；生長過程
第一步固態——液態脫油瀝青在450℃±50℃的溫度狀態下首先開始液化；第二步液態——氣態液態脫油瀝青在450℃±50℃的溫度狀態下熱解產生CH4、CO、H2、N2、CO2、H2S氣體和低烴類化合物，同時二茂鐵升華為氣態；第三步氣態——液態在1000℃的高溫下，氣態二茂鐵分解的鐵粒子呈液態，在表面張力作用下成為圓形液滴，處於熱力學穩定狀態；第四步液態——固態熱解產生的CH4、CO、低烴類化合物被吸附在催化劑鐵粒子表面，並熱解為碳，成為活性碳原子，熱解碳溶解在催化劑鐵粒子液滴中形成固溶體，碳處於過飽和狀態時，析出石墨結構碳層，在滲透壓、表面張力和擴散力的作用下，催化劑粒子被託起，使碳層沿長度方向生長，同時，熱解碳在其外壁沉積，直徑增大，生成碳纖維。
(11)產物冷卻關閉管式高溫爐，停止加溫，在氬氣輸入速度為150cm3/min的情況下隨爐冷卻，至20℃±3℃，冷卻速度2℃/min，冷卻時間為500min。
(12)收集產物關閉氬氣閥，停止供氬氣，打開管式高溫爐，取出石英管，收集石英管內壁上的棉團形碳纖維，即黑色、空心、管狀碳纖維產物，密閉儲存於潔淨、無色透明的玻璃容器中。
(13)檢測、分析、對比對製備的棉團形、黑色、空心、管狀碳纖維的色澤、形貌、成分、純度、纖維直徑、纖維長度、纖維強度進行分析、檢測、對比；用X射線粉末衍射儀對產物的晶體結構特徵進行檢測、分析；用場發射掃描電鏡放大1000-100000倍，對產物進行形貌分析；用高分辨電子顯微鏡放大5萬-30萬倍，對產物的微觀結構進行分析。
(14)儲存對製備的棉團形、黑色、空心、管狀碳纖維置於無色透明的玻璃容器中密閉儲存，儲存溫度20℃±3℃，儲存於乾燥、陰涼、潔淨的環境中，要防火、防曬、防潮、防酸鹼侵蝕。
所述的氣相生長碳纖維是在化學、物理形態轉換中進行的，其形態轉換為固態——液態——氣態——液態——固態，以氣態分子吸附——分解——溶解——擴散——析出——生長的形式生成碳纖維。
所述的管式高溫爐製備碳纖維的高溫區溫度為1000℃±10℃，升溫速度為15℃/min，恆溫、保溫、產物生長時間為30min±1min，高溫區兩側為低溫區，低溫區溫度為450℃±50℃。
所述的管式高溫爐在製備碳纖維的全過程中，在惰性氣體——氬氣的保護下進行，氬氣輸入速度為150cm3/min，輸入總量為100000cm3±200cm3。
所述的管式高溫爐為臥式，管式高溫爐1的中間內部為石英管3，石英管3的中部為高溫區13，左部為低溫區11，右部為低溫區12，石英管3的下部為道軌4，道軌4的左上部為石英原料舟6，石英原料舟6內為混合原料粉末15，道軌4的左外部聯結道軌控制器5，石英管3內的高溫區13的內壁上為產物區14，石英管3的左部中間位置聯結氬氣管9、氬氣閥8、氬氣瓶7、氬氣流量計16，石英管3的右部中間位置為出氣口10，管式高溫爐1的上部為高溫爐控制器2。
效果本發明與背景技術相比具有明顯的先進性，它是以脫油瀝青、即重油殘渣為原料，以過渡金屬有機化合物二茂鐵為催化劑，以惰性氣體氬氣為保護氣體，在高溫1000℃±10℃的狀態下，使化學物質原料進行固態——液態——氣態——液態——固態形態轉換，在管式高溫爐的石英管內壁上氣相沉積生長出棉團形、黑色、空心、管狀碳纖維產物，其碳纖維直徑為150-200nm，纖維長度≥400μm，具有空心管狀結構，空心管狀結構的內徑為100nm-130nm，本製備方法簡單、工藝流程短，原材料來源極為豐富，成本低，碳纖維純度高，碳含量可達98.55％，產物收率高，可達60％，產物物理、化學性能穩定，碳纖維強度高、耐高溫，可在多種工業領域使用，是十分理想的用脫油瀝青製取碳纖維的方法。
圖1為碳纖維製備工藝流程2為管式高溫爐升溫、保溫、冷卻溫度與時間坐標關係3為氣相生長碳纖維製備原理4為管式高溫爐石英管內高低溫分布5為石英管內壁產物堆積狀態6為碳纖維產物場發射掃描電子顯微鏡放大1000倍交織狀態7為碳纖維產物場發射掃描電子顯微鏡放大10000倍交織狀態8為碳纖維產物場發射掃描電子顯微鏡放大10萬倍空心管狀結構9為碳纖維產物高分辨電子顯微鏡放大5萬倍空心管狀內部結構10為碳纖維產物高分辨電子顯微鏡放大30萬倍空心管管壁11為碳纖維產物X射線衍射圖譜圖中所示，件號清單如下1.管式高溫爐，2.高溫爐控制器，3.石英管，4.導軌，5.導軌控制器，6.石英原料舟，7.氬氣瓶，8.氬氣閥，9.氬氣管，10.出氣口，11.低溫區，12.低溫區，13.高溫區，14.產物纖維，15.混合原料粉末，16.氬氣流量計實施方式以下結合附圖對本發明做進一步說明圖1所示，是製備工藝流程圖，各製備參數要嚴格控制，按序操作。
對製備所需的化學物質原料脫油瀝青、二茂鐵、氬氣、清洗劑鹽酸、蒸餾水要嚴格精選，並進行純度、細度控制，不得有雜質介入，以防生成副產物。
對所需的化學物質要嚴格按配比稱量，不得超出最大最小範圍，以免影響產出率。
惰性保護氣體氬氣要充足，要控制好儲存量和輸送速度，要在製備過程中全程輸送，不得間歇，直至冷卻完畢，氬氣既有保護氣氛，又有清除其他有害氣體的作用。
催化劑二茂鐵是製備碳纖維最關鍵的化學物質，將直接影響碳纖維的製取、氣相生長及產收率，當無二茂鐵時，產物直徑為400-600nm的碳微球，形成不了纖維，在二茂鐵量正常時，可形成直徑120-150nm、長度≥400μm的碳纖維，總之，催化劑二茂鐵的量值將影響產物的形貌、直徑、纖維長度及產收率。
脫油瀝青、二茂鐵要認真進行研磨、過篩，反覆進行，篩網為100目，以保證原料的細度。
石英管、石英原料舟要清洗、乾燥處理，要保持潔淨，不得有汙染。
管式高溫爐內的高溫溫度1000℃±10℃要嚴格控制，恆溫、保溫時間是氣相生長、形態轉化的關鍵，固態—液態—氣態—液態—產物固態的轉換都是在此溫度下進行的，要嚴格控制操作。
在製備碳纖維的過程中，由於原料研磨後過篩、高溫化學反應、形態轉換、檢測分析，也會使產物碳纖維的形貌發生微量變化，但不影響碳纖維的化學、物理性能，不影響其在工業領域中的應用。
製備碳纖維的化學物質配比，是在一個預先設置的數值範圍內確定的，脫油瀝青與二茂鐵的重量比為9∶1，以克、釐米3、毫升為計量單位，在進行工業化製取時，以千克、米3、升為計量單位，其產物均以納米、微米為單位。
圖2所示，是管式高溫爐升溫、恆溫、冷卻溫度與時間坐標關係圖，當爐溫從常溫20℃±3℃升溫至1000℃±10℃時，相交於A點，為高溫區，即A-B區段，也是製備區段，溫度從1000℃±10℃時開始降溫冷卻，隨爐冷卻至20℃±3℃，需時間500min，整個升溫、恆溫、保溫、降溫均在氬氣保護下進行。
圖3所示，是管式高溫爐結構原理圖，管式高溫爐為臥式結構，左部為氬氣進氣方向，右部為出氣口10，石英原料舟6在道軌4的左部進入左部低溫區11，然後進入高溫區13，產物纖維14在石英管3的高溫區13內氣相沉積生長，控制器2程序控制管式高溫爐溫度，各部位置、方向要正確、適當，石英原料舟6在道軌4上移動由導軌控制器5程序控制，速度要適中，以3mm/min為宜。
圖4所示，是管式高溫爐石英管內高低溫分布圖，高溫區A-B區段為製備生長碳纖維區段，A-B區段兩側為高溫區溫度1000℃±10℃輻射形成的低溫區段，左部為C-D區段，右部為E-F區段，低溫區段溫度為450℃±50℃。
圖5所示，為石英管內壁產物附著堆積狀態圖，產物纖維為黑色棉團狀，呈不規則堆積。
圖6所示，為碳纖維產物場發射掃描電子顯微鏡放大1000倍，產物纖維交織狀態圖，呈不規則狀交織，標尺單位為10um。
圖7所示，為掃描電鏡放大1萬倍，產物纖維直線排列狀態圖，標尺單位為1um。
圖8所示，為掃描電鏡放大10萬倍，產物纖維空心管狀形貌圖，標尺單位為100nm。
圖9所示，為高分辨電鏡放大5萬倍，產物纖維空心管狀內部結構圖，標尺單位為200nm。
圖10所示，為高分辨電鏡放大30萬倍，產物纖維管壁圖，標尺單位為10nm。
圖11所示，為碳纖維產物X射線衍射強度、衍射角坐標關係圖，縱坐標為相對強度指數，橫坐標為衍射角2θ，其衍射峰對應值C(002)為26.05°角。
實施例1各製取設備、工具、容器處於準工作狀態；按配比稱取脫油瀝青1.8g±0.018g、二茂鐵0.2g±0.002g；研磨、過篩脫油瀝青、二茂鐵成細粉，篩網為100目，細粉粒徑為≤150um；清洗石英管內壁鹽酸150ml±5ml、蒸餾水1500ml±10ml先後分別進行清洗；清洗石英原料舟將石英原料舟，置於超聲波清洗器中，注入鹽酸250m1±5ml，超聲清洗20min±1min；然後注入蒸餾水500ml±10ml，超聲清洗30min±1min；真空乾燥箱乾燥將石英管和石英原料舟分別置於真空乾燥箱中，各烘乾30min±1min，溫度為150℃±5℃；原料混合將脫油瀝青、二茂鐵粉末置於清洗、乾燥後的石英原料舟中，混合、攪拌均勻；
清潔石英管向石英管內輸入氬氣500cm3±10cm3，石英管內處於氬氣氣氛中；置放石英原料舟將裝有混合原料細粉的石英原料舟置於管式高溫爐低溫區；向管式高溫爐輸入氬氣開啟氬氣瓶、氬氣流量計，向爐內輸入氬氣，輸入速度150cm3/min，輸入總量為100000cm3±200cm3；開啟管式高溫爐升溫，由常溫20℃±3℃升溫，升溫至高溫區1000℃±10℃，升溫速度15℃/min，升溫時間為65min±5min，恆溫、保溫30min±1min；推動石英原料舟進入450℃±50℃低溫區，推進速度為3mm/min；高溫反應，氣相生長碳纖維在1000℃±10℃的狀態下，熱解脫油瀝青、二茂鐵混合粉末，進行形態轉換，固態——液態——氣態——液態——固態形態轉換，以氣態分子吸附——分解——溶解——擴散——析出——生長在石英管高溫區內壁上，氣相沉積生長成碳纖維產物；產物冷卻關閉管式高溫爐，停止加溫，繼續輸氬氣，產物隨爐冷卻，冷卻速度2℃/min，冷卻時間500min；收集產物關閉氬氣閥，停止供氬氣，打開管式高溫爐，取出石英管，收集石英管內壁上的碳纖維產物，即棉團形、黑色、空心、管狀碳纖維產物，從而完成了製備的全過程。
權利要求
1.一種用脫油瀝青為原料製備碳纖維的方法，其特徵在於本發明使用的化學物質原料為脫油瀝青、二茂鐵、氬氣、鹽酸、蒸餾水，其組合配比是以克、釐米3、毫升為計量單位脫油瀝青CnHmSxNyOz 1.8g±0.018g二茂鐵Fe(C5H5)20.2g±0.002g氬氣Ar 100000cm3±200cm3鹽酸HCl 400ml±5ml蒸餾水H2O 2000ml±10ml本發明的製取方法如下(1)精選化學物質原料對使用的化學物質原料要進行精選，並進行純度控制脫油瀝青95％二茂鐵98％氬氣95％鹽酸濃度38％蒸餾水95％(2)研磨、過篩對製備使用的脫油瀝青、二茂鐵要分別進行研磨、過篩，並進行細度控制；將脫油瀝青原料16.0g置於研缽中，用研磨棒進行研磨，然後用100目的篩網進行過篩，反覆研磨、反覆過篩，留下細粉1.8g±0.018g，其細粉粒徑≤150μm；將二茂鐵2.0g置於研缽中，用研磨棒進行研磨，然後用100目的篩網進行過篩，反覆研磨、反覆過篩，留下細粉0.2g±0.002g，其細粉粒徑≤150μm；(3)清洗石英管將管式高溫爐內的石英管取出，分別用鹽酸150ml±5ml、蒸餾水1500ml±10ml注入石英管內壁，進行清洗，使其保持清潔，不得有雜質介入；(4)清洗石英原料舟將石英原料舟置於超聲波清洗器中，首先注入鹽酸250ml±5ml，進行超聲清洗20min±1min，然後注入蒸餾水500ml±10ml，進行超聲清洗30min±1min，使其保持清潔，不得有雜質介入；(5)乾燥石英管和石英原料舟將石英管和石英原料舟分別置於真空乾燥箱中，在150℃±5℃的溫度狀態下，各烘乾30min±1min；(6)原料混合將研磨、過篩後的脫油瀝青1.8g±0.018g、二茂鐵0.2g±0.002g細粉置於石英原料舟中，進行混合，用攪拌器進行攪拌均勻；(7)氬氣清潔管式高溫爐石英管開啟氬氣瓶向石英管內輸入氬氣500cm3±10cm3，驅除其他有害氣體，使石英管內處於氬氣氣氛中；(8)置放石英原料舟將裝有混合原料粉末的石英原料舟置於管式高溫爐石英管內的進口區，即低溫區；(9)輸入保護氣體——氬氣打開氬氣瓶開關閥和氬氣流量計，向管式高溫爐中連續不斷的輸入氬氣，輸入速度為150cm3/min；(10)開啟管式高溫爐、升溫、保溫，碳纖維生長開啟管式高溫爐，並由溫度控制器程序控制溫度；管式高溫爐溫度由常溫20℃±3℃開始升溫，升溫速度15℃/min，升溫時間為65min±5min，在高溫區1000℃±10℃時，恆溫、保溫30min±1min，高溫區兩側為低溫區，低溫區溫度為450℃±50℃；推動石英原料舟進入450℃±50℃溫度區用導軌控制器控制石英管移動，石英原料舟緩慢前進，推進速度為3mm/min；高溫反應，氣相生長碳纖維脫油瀝青、二茂鐵的混合細粉在1000℃±10℃的狀態下，進行化學、物理反應，脫油瀝青和二茂鐵在高溫狀態下熱解，首先裂解生成CH4、CO、H2、N2、CO2、H2S氣體和低烴類化合物，形成固態——液態——氣態——液態——固態形態轉換，以氣態分子吸附——分解——溶解——擴散——析出——生長形式，使碳纖維產物生長在石英管內壁上；生長過程第一步固態——液態脫油瀝青在450℃±50℃的溫度狀態下首先開始液化；第二步液態——氣態液態脫油瀝青在450℃±50℃的溫度狀態下熱解產生CH4、CO、H2、N2、CO2、H2S氣體和低烴類化合物，同時二茂鐵升華為氣態；第三步氣態——液態在1000℃的高溫下，氣態二茂鐵分解的鐵粒子呈液態，在表面張力作用下成為圓形液滴，處於熱力學穩定狀態；第四步液態——固態熱解產生的CH4、CO、低烴類化合物被吸附在催化劑鐵粒子表面，並熱解為碳，成為活性碳原子，熱解碳溶解在催化劑鐵粒子液滴中形成固溶體，碳處於過飽和狀態時，析出石墨結構碳層，在滲透壓、表面張力和擴散力的作用下，催化劑粒子被託起，使碳層沿長度方向生長，同時，熱解碳在其外壁沉積，直徑增大，生成碳纖維；(11)產物冷卻關閉管式高溫爐，停止加溫，在氬氣輸入速度為150cm3/min的情況下隨爐冷卻，至20℃±3℃，冷卻速度2℃/min，冷卻時間為500min；(12)收集產物關閉氬氣閥，停止供氬氣，打開管式高溫爐，取出石英管，收集石英管內壁上的棉團形碳纖維，即黑色、空心、管狀碳纖維產物，密閉儲存於潔淨、無色透明的玻璃容器中；(13)檢測、分析、對比對製備的棉團形、黑色、空心、管狀碳纖維的色澤、形貌、成分、純度、纖維直徑、纖維長度、纖維強度進行分析、檢測、對比；用X射線粉末衍射儀對產物的晶體結構特徵進行檢測、分析；用場發射掃描電鏡放大1000-100000倍，對產物進行形貌分析；用高分辨電子顯微鏡放大5萬-30萬倍，對產物的微觀結構進行分析；(14)儲存對製備的棉團形、黑色、空心、管狀碳纖維置於無色透明的玻璃容器中密閉儲存，儲存溫度20℃±3℃，儲存於乾燥、陰涼、潔淨的環境中，要防火、防曬、防潮、防酸鹼侵蝕。
2.根據權利要求1所述的一種用脫油瀝青為原料製備碳纖維的方法，其特徵在於所述的管式高溫爐製備碳纖維的高溫區溫度為1000℃±10℃，升溫速度為15℃/min，恆溫、保溫、產物生長時間為30min±1min，高溫區兩側為低溫區，低溫區溫度為450℃±50℃。
3.根據權利要求1所述的一種用脫油瀝青為原料製備碳纖維的方法，其特徵在於所述的氣相生長碳纖維是在化學、物理形態轉換中進行的，其形態轉換為固態——液態——氣態——液態——固態，以氣態分子吸附分解——溶解——擴散——析出——生長的形式生成碳纖維。
4.根據權利要求1所述的一種用脫油瀝青為原料製備碳纖維的方法，其特徵在於所述的管式高溫爐在製備碳纖維的全過程中，在惰性氣體——氬氣的保護下進行，氬氣輸入速度為150cm3/min，輸入總量為100000cm3±200cm3。
5.根據權利要求1所述的一種用脫油瀝青為原料製備碳纖維的方法，其特徵在於所述的管式高溫爐為臥式，管式高溫爐(1)的中間內部為石英管(3)，石英管(3)的中部為高溫區(13)，左部為低溫區(11)，右部為低溫區(12)，石英管(3)的下部為道軌(4)，道軌(4)的左上部為石英原料舟(6)，石英原料舟(6)內為混合原料粉末(15)，道軌(4)的左外部聯結道軌控制器(5)，石英管(3)內的高溫區(13)的內壁上為產物區(14)，石英管(3)的左部中間位置聯結氬氣管(9)、氬氣閥(8)、氬氣瓶(7)、氬氣流量計(16)，石英管(3)的右部中間位置為出氣口(10)，管式高溫爐(1)的上部為高溫爐控制器(2)。
全文摘要
本發明涉及一種用脫油瀝青為原料製備碳纖維的方法，它是以脫油瀝青，即重油殘渣為原料，以過渡金屬二茂鐵為催化劑，以惰性氣體－氬氣為保護氣體，在管式高溫爐內，在1000℃±10℃的高溫狀態下，使化學物質原料由固態－液態－氣態－液態－固態形態轉換，在管式高溫爐的石英管內壁上氣相沉積生成棉團形、黑色、空心、管狀碳纖維產物，其纖維直徑為150－200nm，纖維長度≥400μm，具有空心管狀結構，製備方法簡單、工藝流程短，材料來源極為豐富，成本低，碳纖維強度高，碳含量可達98.55％，產物產收率高，可達60％，產物物理、化學性能穩定，碳纖維強度好，耐高溫，可在多種工業領域使用，是十分理想的用脫油瀝青製取碳纖維材料的方法。
文檔編號D01F9/145GK1807716SQ20061001239
公開日2006年7月26日 申請日期2006年2月5日 優先權日2006年2月5日
發明者許並社, 楊永珍, 劉旭光 申請人:太原理工大學