專利名稱：一種處理碳纖維前驅(qū)體纖維的方法及其專用油劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理碳纖維前驅(qū)體纖維的方法及其專用油劑，具體涉及一種處理丙烯腈纖維的方法及其專用油劑。
背景技術(shù)：
碳纖維常規(guī)制備方法是先在氧化氣氛中將聚丙烯腈纖維即PAN纖維預(yù)氧化，隨后在惰性氣氛中碳化。PAN纖維在氧化氣氛中的預(yù)氧化過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，氧化、脫氫、環(huán)化均為放熱反應(yīng)，這些反應(yīng)釋放出的熱量若不能及時(shí)排出，蓄熱和過(guò)熱使局部溫度升高，又加劇了反應(yīng)，結(jié)果導(dǎo)致纖維斷裂、脆化，從而不能得到高質(zhì)量纖維限制了其應(yīng)用。為了克服此缺點(diǎn)，研究人員提出了幾種解決辦法一種就是在PAN纖維預(yù)氧化前用有機(jī)硅氧烷作為油劑上油， 常用的有機(jī)硅氧烷包括二甲基硅氧烷，二苯基硅氧烷，氨基硅氧烷，環(huán)氧基硅氧烷。但是，使用這些油劑會(huì)使纖維表面帶上靜電，導(dǎo)致纖維的纏結(jié)和起毛，所得的碳纖維質(zhì)量也不是很好。為了避免這個(gè)問(wèn)題又提出加入抗靜電劑，如陰離子或陽(yáng)離子的表面活性劑，丙三醇，聚乙二醇或聚丙二醇等。文獻(xiàn)指出抗靜電劑可與上述的有機(jī)硅氧烷油劑同時(shí)使用。最常用的有機(jī)硅氧烷是氨基改性硅氧烷，但該油劑的缺點(diǎn)是當(dāng)溫度高于60°C時(shí)會(huì)形成凝膠粒子，特別是有二氧化碳存在時(shí)。聚丙烯腈干燥時(shí)溫度一般在150°C左右，預(yù)氧化是溫度一般在250°C左右。因此，該油劑不能滿足聚丙烯腈預(yù)氧化條件的要求也就很難得到高質(zhì)量碳纖維。因此，需要一種油劑不會(huì)像氨基硅氧烷那樣容易形成凝膠，又可以有效地防止預(yù)氧化過(guò)程中纖維的熔融、纏結(jié)和起毛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種處理碳纖維前驅(qū)體纖維的方法及其專用油劑。本發(fā)明提供的一種處理碳纖維前驅(qū)體纖維的油劑，它包括聚有機(jī)硅氧烷和溶劑； 所述聚有機(jī)硅氧烷的結(jié)構(gòu)如式(I)所示
權(quán)利要求
1.一種處理碳纖維前驅(qū)體纖維的油劑，其特征在于所述油劑包括聚有機(jī)硅氧烷和溶劑；所述聚有機(jī)硅氧烷的結(jié)構(gòu)如式(I )所示
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油劑，其特征在于所述油劑還包括表面活性劑和抗靜電劑中至少一種；所述聚有機(jī)硅氧烷、表面活性劑和抗靜電劑的質(zhì)量份數(shù)比為 (4-10) (0-3) (0-5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油劑，其特征在于所述表面活性劑為辛基氧乙烯磷酸辛基苯酯和癸基氧乙烯磷酸十二烷基苯酯中至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的油劑，其特征在于所述抗靜電劑為C6-C18烷基二醇或丙三醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的油劑，其特征在于所述油劑中包括水；所述聚有機(jī)硅氧烷和所述水的質(zhì)量份數(shù)比為1 (5-20)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一所述的油劑，其特征在于所述油劑為下述1)-3)油劑中任一種1)由聚有機(jī)硅氧烷、溶劑和抗靜電劑組成；所述聚有機(jī)硅氧烷、溶劑和抗靜電劑的質(zhì)量份數(shù)比為 0-15) (75-97) (1-10)；2)由聚有機(jī)硅氧烷、溶劑、表面活性劑和水組成；所述聚有機(jī)硅氧烷、溶劑、表面活性劑和水的質(zhì)量份數(shù)比為(3-6) (8-12) (1-3) (50-90)；3)由聚有機(jī)硅氧烷、溶劑、表面活性劑、抗靜電劑和水組成；所述聚有機(jī)硅氧烷、溶劑、 表面活性劑、抗靜電劑和水的質(zhì)量份數(shù)比為(8-12) (3-6) (1-4) (2-5) (50-90)。
7.—種處理碳纖維前驅(qū)體纖維的方法，包括如下步驟用權(quán)利要求1-6任一所述油劑對(duì)碳纖維前驅(qū)體纖維進(jìn)行浸涂；所述浸涂后經(jīng)干燥即得處理過(guò)的碳纖維前驅(qū)體纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述處理過(guò)的碳纖維前驅(qū)體纖維中所述聚有機(jī)硅氧烷的質(zhì)量百分含量為0. 01% -6%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于所述碳纖維前驅(qū)體纖維為聚丙烯腈纖維。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述聚丙烯腈纖維為丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物纖維、丙烯腈-衣康酸-丙烯酸甲酯共聚物纖維、丙烯腈-衣康酸-丙烯酰胺共聚物纖維、丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物纖維、丙烯腈-衣康酸-甲基丙烯酸甲酯共聚物纖維、丙烯腈-丙烯酰胺-甲基丙烯酸甲酯共聚物纖維、丙烯腈-衣康酸共聚物、丙烯腈-丙烯酰胺共聚物纖維、丙烯腈-丙烯酸共聚物纖維、丙烯腈-丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物纖維、丙烯腈-衣康酸-丙烯酸共聚物纖維、丙烯腈-丙烯酸-丙烯酰胺共聚物纖維、丙烯腈-丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯共聚物纖維或丙烯腈-丙烯酰胺-丙烯酸甲酯共聚物纖維。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種處理碳纖維前體纖維的方法及其專用油劑。該油劑包括聚有機(jī)硅氧烷和溶劑；式(Ⅰ)中，R選自C1-C18烷基或C6-C18芳基，x、y和z均為0至1，且x+y+z為1；聚合度為4-20；所述溶劑為C1-C18烷烴、C1-C10鹵代烷烴、C6-C10芳烴、C1-C18脂肪醇和C6-C10芳香醇中至少一種；R’為CH3-或-H；所述油劑中所述聚有機(jī)硅氧烷的質(zhì)量百分含量為1％-25％。本發(fā)明提供的一種處理碳纖維前體纖維的處理方法是用上述油劑對(duì)所述碳纖維前體纖維進(jìn)行浸涂；所述浸涂后經(jīng)干燥即得處理過(guò)的碳纖維前體纖維。用該油劑處理過(guò)的碳纖維前體纖維制備碳纖維在外觀以及力學(xué)性能都優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的碳纖維。
文檔編號(hào)D06M13/148GK102454109SQ20101051920
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者余曉蘭, 張小莉, 徐堅(jiān), 李書(shū)鄉(xiāng), 趙寧 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所, 威海拓展纖維有限公司