[发明专利]羟基氨基改性硅油阳离子乳液的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明提供一种羟基氨基改性硅油阳离子乳液的制备方法及其产品和应用，包括双端含氢硅油的合成、双端环氧改性硅油的合成、羟基氨基改性硅油的合成，加入适量有机酸和水乳化，可与环氧改性硅油共乳化制备乳化硅油中间体或最终碳纤维原丝油剂。本发明克服其它专利报道的氨基改性硅油在弱酸性条件下在水相体系中储存稳定性差，与环氧改性硅油复配制备的油剂体系储存稳定性差，上油过程中易造成粘辊，引起毛羽等问题。

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯腈碳纤维原丝生产中使用的一种纤维界面改性助剂的制备及产品和应用，特别是涉及一种羟基氨基改性硅油阳离子乳液的制备方法及其产和应用。

背景技术

用于碳纤维原丝生产所用油剂的作用，主要是提高碳纤维原丝的强度，在纤维表面起到防静电作用，尤为重要的作用时防止聚丙烯腈碳纤维原丝在预氧化期间因高温（200~300℃）引起纤维的粘丝、并丝、熔断与燃烧，因此聚丙烯腈碳纤维原丝所用油剂普遍使用改性硅油，通常有环氧改性硅油、氨基改性硅油和聚醚（聚乙二醇）改性硅油三大类及其复配。改性硅油具有较多优点，如较强的耐高温性能、较高的生理惰性、优良的疏水性能、较强的抗压缩性能、很小的表面张力等，这些优良的性能决定了硅油具有广泛的应用市场。通过改变硅油的分子量和有机基团的种类，能够得到具有特殊功能的改性硅油。

市场上的聚丙烯腈碳纤维原丝所用油剂通常由环氧改性硅油、氨基改性硅油和聚醚改性硅油的复配，采用添加外乳化剂方法进行乳化，其中氨基改性硅油存在贮存稳定性差，成本高等主要问题，聚醚改性硅油合成也存在很多问题，如含氢硅油与聚乙二单烯丙基醚发生硅氢加成反应时，副反应多，产率低，产品因铂催化剂造成颜色深且不易脱色等技术问题。

本专利采用化学改性法，使用二乙醇胺与环氧改性硅油的环氧基团开环反应，合成了自组装、自乳化、储存稳定、粒径大小可控、耐温性（热分解温度）高的羟基氨基改性硅油阳离子乳液，并可与环氧改性硅油复配生产聚丙烯腈碳纤维原丝油剂。同时羟基氨基改性硅油阳离子乳液具有提高碳纤维原丝集束性、减少毛羽和提高碳纤维原丝碳化后碳纤维强度等功能。

发明内容

针对现有技术的不足，如氨基改性硅油在弱酸性条件下在水相体系中储存稳定性差，与环氧改性硅油复配制备的油剂体系储存稳定性差，上油过程中易造成粘辊，引起毛羽等问题，本发明的目的在于提供一种羟基氨基改性硅油阳离子乳液的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的羟基氨基改性硅油阳离子乳液。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种羟基氨基改性硅油阳离子乳液的制备方法，其特征在于步骤如下：

（1）双端含氢硅油的合成：以八甲基环四硅氧烷（D₄）或六甲基环三硅氧烷（D₃）为原料，1,1,3,3-四甲基二硅氧烷（HMM）为封端剂，浓硫酸为催化剂，通过开环聚合反应合成双端含氢硅油或通过二甲基二甲氧硅烷与HMM共水解缩合反应合成双端含氢硅油：

（2）双端环氧改性硅油的合成：以步骤（1）制得的双端含氢硅油和烯丙基缩水甘油醚（AGE）为原料，在铂催化剂作用下发生硅氢加成反应：

（3）羟基氨基改性硅油的合成：通过二乙醇胺与步骤（2）制得的双端环氧改性硅油中的环氧基进行开环反应，在硅油中引入羟基和氨基：

（4）羟基氨基改性硅油阳离子型乳液制备：使用有机酸调节羟基氨基改性硅油溶液pH 在一定范围，加水并搅拌制备成自组装自乳化阳离子型乳液。