本申请涉及聚丙烯腈基碳纤维领域，更具体地，涉及一种交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝及其制备方法。
背景技术：
1、碳纤维(carbon fiber，简称cf)，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。根据原材料区分，碳纤维可分为聚丙烯腈基碳纤维(pan-based)，沥青基碳纤维(pitch-based)，黏胶基碳纤维(rayon-based)和气相生长碳纤维(vapor phase-based)。其中，聚丙烯腈基碳纤维由聚丙烯腈经纺丝、预氧化、碳化几个阶段形成，由于聚丙烯腈基碳纤维具有高强度、高刚度、重量轻、耐高温、耐腐蚀、优异的电性能以及很强的抗压抗弯性能等优点，其一直在碳纤维材料中保持着主导地位。
2、交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝能够大幅度降低预氧化时间，降低碳纤维制备成本，并且制备交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝是获得高性能的碳纤维的有效方法之一。由于制备工艺的限制，直接采用交联型聚丙烯腈进行纺丝，纺丝难度极大，原丝均匀度差，甚至无法完成纺丝工艺。因此对于制备交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝而言，采取后交联的方式更佳。
3、利用高能辐照对聚丙烯腈进行辐照交联能够大大提高交联效率与交联均匀性。如中国发明专利cn104790070a公开了一种用γ射线辐照制备聚丙烯腈碳纤维的方法，其技术方案为将聚丙烯腈纤维原丝在空气、真空或惰性气氛保护下进行γ射线辐照，得到辐照处理的纤维后，再进行热稳定化处理。然而过高的辐射吸收计量会使得聚丙烯腈基碳纤维原丝发生分解反应，而过低的辐射吸收计量又无法满足交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝对交联度的需求。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本申请提供一种交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝及其制备方法。所述制备方法在辐照交联过程中，添加辐照敏化剂，使聚丙烯腈基碳纤维原丝在低辐照吸收计量下发生交联反应，在获得高交联度的同时缩短辐照反应时间，抑制降解反应的发生。制备得到的交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝具有高纯度、高交联度、高交联均匀度和高强度等优点，可直接用作制备碳纤维材料。
2、为了实现上述目的，第一方面，本申请提供一种交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤1：将原料溶于溶剂中，配制成纺丝溶液；所述原料包括聚丙烯腈和辐照敏化剂；
4、步骤2：采用干喷湿法纺丝装置制备聚丙烯腈原丝；
5、步骤3：将步骤2得到的聚丙烯腈原丝进行高能电子束辐照，得到交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝。
6、进一步的，所述辐照敏化剂包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三丙烯酯中的一种或多种。
7、进一步的，所述溶剂为二甲基亚砜。
8、进一步的，所述纺丝溶液中聚丙烯腈质量浓度为5～20％，辐照敏化剂的质量浓度为0.1～0.2％。
9、优选的，所述纺丝溶液中聚丙烯腈质量浓度为5％，辐照敏化剂的质量浓度为0.1％。
10、进一步的，所述原料还包括助剂，所述助剂为柠檬腈。
11、优选的，所述纺丝溶液中柠檬腈的质量浓度为0.05～0.15％。
12、更优选的，所述纺丝溶液中柠檬腈的质量浓度为0.1％。
13、进一步的，步骤2中干喷湿法纺丝的具体方式为：将溶解好的聚丙烯腈溶液倾倒至储料罐中，设置流量泵的流量为0.01m3/h，选择1k的喷丝板；纺丝液经空气段固化、三段凝固浴固化、七段热水浴洗涤、三段热拉伸、一段高温蒸汽拉伸、三段热干燥后收卷得到聚丙烯腈原丝。
14、进一步的，步骤3中高能电子束辐照吸收计量为60kgy。
15、第二方面，本申请提供一种交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝，采用上述制备方法所得。
16、进一步的，所述交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝交联度大于70％。
17、第三方面，本发明提供一种碳纤维，采用上述交联型聚丙烯腈碳纤维原丝经过预氧化碳化后制备所得。
18、本申请提供的技术方案，相比于现有技术至少具有以下有益效果：
19、1)本申请提供交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝制备方法采用高能电子束辐照交联方式，本申请为物理交联方法，相对于化学交联方法，具有绿色安全，反应快速，交联度均匀，交联反应可控等优点；
20、2)本申请在高能电子束辐照过程中，通过添加辐照敏化剂使聚丙烯腈基碳纤维原丝在低辐照吸收计量下发生交联反应，在获得高交联度的同时缩短辐照反应时间，抑制降解反应的发生。制备得到的交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝具有高纯度、高交联度、高交联均匀度和高强度等优点，可直接用作制备碳纤维材料；
21、3)本申请所采用的辐照敏化剂原料方便易得，成本低廉，常作为交联剂用于聚烯烃化学交联中。交联剂并不能均作为辐照敏化剂，本申请采用的原料为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三丙烯酯，申请人创新的将其作为辐照敏化剂，可以在低的辐照吸收计量下促使交联反应发生。
22、4)本申请原料中还包括了反应助剂柠檬腈，可以进一步促使交联反应的进行。同时本申请纺丝方法为干喷湿法纺丝，可以有效防止反应助剂在纺丝过程中被凝固浴萃取，避免助剂被萃取后无法达到增强交联度、降低交联所需辐照剂量的效果。
1.一种交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，其特征在于，所述辐照敏化剂包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三丙烯酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，其特征在于，所述溶剂为二甲基亚砜。
4.根据权利要求1所述的交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，其特征在于，进一步的，所述纺丝溶液中聚丙烯腈质量浓度为5～20％，辐照敏化剂的质量浓度为0.1～0.2％。
5.根据权利要求1所述的交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，其特征在于，所述原料还包括助剂，所述助剂为柠檬腈。
6.根据权利要求5所述的交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，其特征在于，所述纺丝溶液中柠檬腈的质量浓度为0.05～0.15％。
7.根据权利要求1所述的交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，其特征在于，步骤2中干喷湿法纺丝的具体方式为：将溶解好的聚丙烯腈溶液倾倒至储料罐中，设置流量泵的流量为0.01m3/h，选择1k的喷丝板；纺丝液经空气段固化、三段凝固浴固化、七段热水浴洗涤、三段热拉伸、一段高温蒸汽拉伸、三段热干燥后收卷得到聚丙烯腈原丝。
8.根据权利要求1所述的交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法，其特征在于，步骤3中高能电子束辐照吸收计量为60kgy。
9.一种交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝，其特征在于，采用权利要求1～8任意一项所述的交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法制备所得。
10.一种碳纤维，其特征在于，采用权利要求9所述的交联型聚丙烯腈基碳纤维原丝制备所得。
