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碳纤维研习社从国家知识产权局获悉，中科院山西煤化所申请公布一项发明专利申请，专利名称为“一种聚丙烯腈原丝、聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法”，申请公布日期2024年11月15日。
PAN基碳纤维因其轻质、高强、耐高温、耐腐蚀等性能，在航天、航空和工业用品等领域有广泛应用。这些纤维在新材料领域中被标记为“关键战略材料”和“卡脖子材料”，显示了其重要性和应用的广泛性。目前，现有技术中所制备的聚丙烯腈基碳纤维的丝束K数≥1K,单丝直径为4.7-7μm。
但是，国内制造业正在向高端转型，各种特殊应用场合要求异形、超薄、超细结构等，这对新材料的升级研发提出更高挑战。针对目前特殊领域(如微小卫星、微小无人机、超薄超大板等微小装备、高精医疗器械等应用领域)在高精、超薄、超细等应用场合，对特殊纤维的迫切需求，丝束规格小及单丝直径细的新一代碳纤维研制成为一个重要方向。
综上，在市场及技术发展驱动下，目前亟需一种丝束规格小及单丝直径细的聚丙烯腈基碳纤维及其制备工艺，以满足诸多高精、超薄、超细等应用场景的使用要求。
创新点
小规格丝束与细单丝直径：本专利提出了一种制备小规格丝束（0.02-0.5K）和细单丝直径（1-4.5μm）的PAN基碳纤维的方法，以满足特殊应用领域的需求，如微小卫星、微小无人机等。 改进的聚合配方：通过增加共聚单体的质量分数（5-15wt%），降低了聚合物分子链的刚性，提高了聚合物的可纺性和纤维的耐牵性。 优化的纺丝工艺：采用湿法纺丝工艺，通过特定的喷丝板设计（孔径20-45μm）和工艺参数，实现了小规格丝束和细单丝直径的制备。 简化的后处理工艺：通过优化预氧化、低温碳化和高温碳化处理的工艺参数，缩短了处理时间，提高了生产效率。
解决的难点问题
纤维细小化：针对特殊应用领域对高精、超薄、超细纤维的需求，本专利通过改进聚合配方和纺丝工艺，成功制备了小规格丝束和细单丝直径的PAN基碳纤维。 提高纤维性能：通过优化聚合配方和纺丝工艺，提高了纤维的拉伸强度和模量，同时保持了纤维的细小化。 生产效率：通过简化的后处理工艺，缩短了预氧化和碳化处理的时间，提高了整体的生产效率。
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