[发明专利]附着有油剂组合物的碳纤维前体丙烯腈系纤维束及其制造方法、以及碳纤维前体丙烯腈系纤维用油剂组合物和碳纤维前体丙烯腈系纤维用油剂组合物分散液

说明书

技术领域

本发明涉及附着有油剂组合物的碳纤维前体丙烯腈系纤维束及其制造方法，以及碳纤维前体丙烯腈系纤维用油剂组合物和碳纤维前体丙烯腈系纤维用油剂组合物分散液。 

背景技术

以往，作为碳纤维束的制造方法，已知下述方法：将碳纤维前体丙烯腈系纤维束在200～400℃的氧气存在气氛下进行加热处理，转变成耐燃化纤维束(耐燃化工序)，接着在1000℃以上的非活性气氛下进行碳化(碳化工序)，获得碳纤维束的方法。由该方法获得的碳纤维束由于优异的机械物性，特别是在工业上广泛用作复合材料用的强化纤维。 

然而，在碳纤维束的制造过程中，在耐燃化工序中单纤维间发生熔合，在耐燃化工序和随后的碳化工序(以下，将耐燃化工序和碳化工序综合记为“烧成工序”。)中有时发生纤维束的绒毛发生、断束等工序障碍。作为防止耐燃化工序中的单纤维间的熔合的方法，已知在碳纤维前体丙烯腈系纤维束的表面赋予油剂组合物的方法(油剂组合物赋予处理)，研究了大量的油剂组合物。 

作为油剂组合物，迄今为止一般使用将有机硅作为主成分的有机硅系油剂。作为有机硅，从与碳纤维前体丙烯腈系纤维束的贴合容易性、固定性的观点出发，一般使用具有氨基、环氧基、聚醚等反应性基团的改性有机硅。 

然而，改性有机硅系油剂由于加热进行交联反应而高粘度化，在附着有油剂组合物的碳纤维前体丙烯腈系纤维束的后处理工序(干燥工序等)、耐燃化工序中所使用的纤维输送辊、导杆等的表面易于堆积粘着物。因此，有时发生附着有油剂组合物的碳纤维前体丙烯腈系纤维束、耐燃化纤维束缠绕于纤维输送 辊、导杆或被挂住而断束等工序障碍，导致操作性降低。 

此外，赋予至碳纤维前体丙烯腈系纤维束的有机硅系油剂在烧成工序中易于生成氧化硅、碳化硅、氮化硅等硅化合物。已知如果生成硅化合物，则导致工业生产性、制品品质的降低。 

因此，将减轻附着有油剂组合物的碳纤维前体丙烯腈系纤维束的硅含量作为目的，提出了降低了有机硅的含有率的油剂组合物。提出了例如，包含含有50～100重量%的多环芳香族化合物的乳化剂40～100重量%，使有机硅含量降低了的油剂组合物(参照专利文献1)。 

此外，提出了含有双酚A的氧化乙烯和/或氧化丙烯加成物的两末端高级脂肪酸酯化物80～95质量%，使有机硅含量降低了的油剂组合物(参照专利文献2)。此外，提出了含有饱和脂肪族二羧酸与双酚A的氧化乙烯和/或氧化丙烯加成物的单烷基酯的反应生成物，使有机硅含量降低了的油剂组合物(参照专利文献3)。 

此外，提出了组合有在空气中在250℃加热2小时后的残存率为80质量%以上的耐热树脂与有机硅的油剂组合物(参照专利文献4)。 

此外，提出了包含具有反应性官能团的化合物10质量%以上，不含有有机硅化合物，或含有有机硅化合物的情况下换算成硅质量为不超过2质量%的范围的油剂组合物(参照专利文献5)。 

此外另一方面，提出了在使有机硅含量降低了的油剂组合物中，将在有机硅系化合物和非有机硅系化合物中具有亲和性进行混合作为目的而含有增容剂的油剂组合物(参照专利文献6和7)。 

近年来，提出了将分子内具有3个以上酯基的酯化合物和有机硅系化合物作为必须成分的油剂组合物(参照专利文献8)。根据该油剂组合物，可以通过酯化合物来使有机硅含量降低，并且兼具防止碳纤维制造中的单纤维间的熔合与稳定的操作性。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特开2005－264384号公报 

专利文献2：日本特开2002－266239号公报 

专利文献3：日本特开2003－55881号公报 

专利文献4：日本特开2000－199183号公报 

专利文献5：日本特开2005－264361号公报 

专利文献6：日本特开2004－149937号公报 

专利文献7：日本特开2004－169198号公报 

专利文献8：国际公开第07/066517号小册子 

发明内容

发明所要解决的课题 

然而，专利文献1中记载的油剂组合物由于乳化剂的含量多，因此虽然乳化物的稳定性变高，但有附着有该油剂组合物的碳纤维前体丙烯腈系纤维束有集束性易于降低，不适合以高生产效率进行制造，不易获得机械物性优异的碳纤维束等问题。