[发明专利]用于聚丙烯腈基碳纤维生产的原丝油剂

说明书

本发明涉及一种用于聚丙烯腈基碳纤维生产的原丝油剂，主要解决现有技术中存在的油剂配方耐热性不够，从而易导致原丝粘连，出现毛丝断头现象的问题。本发明采用用于聚丙烯腈基碳纤维生产的原丝油剂，其中有效成分按重量份计包括以下组份：烷基酚聚氧乙烯醚，3～10份；异构脂肪醇聚氧乙烯醚，3～10份；超支化吉米奇季铵盐，10～20份；侧链氨基改性聚硅氧烷，50～60份；侧链聚醚改性聚硅氧烷，10～20份；其中所述超支化吉米奇季铵盐如下结构式所示，其中2≤nsubgt;1/subgt;≤16，Rsubgt;1/subgt;为碳原子数为5～18的烷基，Rsubgt;2/subgt;和Rsubgt;3/subgt;独立为C1～C4的烷基，X为氯或溴的技术方案，较好地解决了该问题，同时具有优秀的抱合性、平滑性和抗静电性能，可用于聚丙烯腈基碳纤维原丝的生产。

技术领域

本发明涉及一种用于聚丙烯腈基碳纤维生产的原丝油剂。

背景技术

碳纤维是一种高性能的特种纤维，既有碳材料的固有特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、导热、传热等十分优异的力学性能特性，在航天、航空以及汽车、建筑、轻工行业等都有广泛应用。其中碳纤维中性能最优，产能最大的是聚丙烯腈(PAN)基碳纤维，占全球碳纤维总产量的90％以上。

碳纤维油剂是生产高性能碳纤维原丝和碳纤维的重要辅剂，是碳纤维制造必不可少的一种重要助剂。它可以消除纤维加工过程中因摩擦产生的静电，并赋予纤维平滑、柔软等特性，保护纤维表面免受损伤，抑制单丝间的并丝，防止出现毛丝、断丝和碳化不均一等问题，最大限度降低原丝的微观缺陷，对提高碳纤维强度的贡献率约为0.5～1.0GPa，是提高碳纤维质量的关键技术之一。

相比较普通民用纺丝油剂而言，碳纤维制造条件十分苛刻，因此要制备一种能完全满足碳纤维原丝生产工艺要求的碳纤维油剂难度非常高，需要解决的问题也非常多。如中国专利文件CN200910234655.4，采用中低粘度、高氨值的氨基硅油为主要成分，配合加入其它聚醚和环氧改性硅油以及其它助剂，上油后纺丝过程顺畅，无黏辊和毛丝现象，但是油剂耐热性不足。如中国专利文件CN201410420266.1，采用高粘度、低氨值的氨基硅油为主要成分，配合加入聚醚和环氧改性硅油及其它助剂成功制备出碳纤维油剂，上油纺丝过程顺畅，耐热性也得到改善，但是由于高粘度硅油使用量较大，油剂乳化难度增大，乳液稳定性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是现有技术中存在的油剂配方耐热性不够，从而易导致原丝粘连，出现毛丝断头现象的问题，提供一种新的用于聚丙烯腈基碳纤维生产的原丝油剂，该油剂具有耐热性好的优点。

本发明要解决的技术问题之二是上述油剂的应用。

为解决上述技术问题之一，本发明的技术方案如下：

用于聚丙烯腈基碳纤维生产的原丝油剂，其中有效成分按重量份计包括以下组份：

烷基酚聚氧乙烯醚，3～10份；

异构脂肪醇聚氧乙烯醚，3～10份；

超支化吉米奇季铵盐，10～20份；

侧链氨基改性聚硅氧烷，50～60份；

侧链聚醚改性聚硅氧烷，10～20份；

其中所述超支化吉米奇季铵盐如下结构式1所示：

其中2≤n₁≤16，R₁为碳原子数为5～18的烷基，R₂和R₃独立为C1～C4的烷基，X为氯或溴。

本发明技术的关键是，由于配方中同时包括了所述超支化吉米奇季铵盐、烷基酚聚氧乙烯醚和异构脂肪醇聚氧乙烯醚，赋予了所述油剂优良的耐热性能。