[发明专利]一种可以承受高倍蒸汽牵伸的碳纤维原丝油剂

说明书

本发明公开了一种可以承受高倍蒸汽牵伸的碳纤维原丝油剂。本发明制备的油剂具备在高温下能够自主交联反应形成网状的高拉伸韧性的油剂，在形成网状结构的同时，通过纳米级别的丁腈橡胶粉末，在网状结构链间通过氰基与油剂的分子间作用力、丁腈橡胶粉末自身拉伸韧性，进一步提高油膜的拉伸韧性，使得该油膜能够承受更高倍数的牵伸力。

技术领域

本发明属于高性能碳纤维原丝制备技术领域，特别是涉及一种可以承受高倍蒸汽牵伸的碳纤维原丝油剂。

背景技术

聚丙烯腈基碳纤维是生产高性能碳纤维最有前途的前驱体，利用聚丙烯腈原丝为出发原料，经过预氧化和碳化过程可以制得碳纤维。油剂作为原丝过程的表面保护膜，即要保护纤维运行过程中产生挠伤，又要在后续氧化过程起到保护作用，防止纤维产生皮芯。因此原丝表面上油的均匀性很重要。在追求高强度碳纤维过程中，蒸汽牵伸高倍取向是对强度有正贡献的，牵伸倍数提高同时油剂也需要同步承受这样的牵伸倍数，这对油剂的拉伸韧性提出了更高的要求。

发明内容

本发明目的提供一种可以承受高倍蒸汽牵伸的碳纤维原丝油剂。

实现本发明的目的提出了一种可以承受高倍蒸汽牵伸的碳纤维原丝油剂，该油剂包括：

在传统的分子量在1000-1500g/mol的氨基硅油：环氧硅油：聚醚硅油质量比＝(60-70):(13-23):(7-27)复合油剂中，增加了分子量分别在1000-1500g/mol、2100-3000g/mol的环氧多氨硅油、硅油乙酯硅油为改性单体硅油，复合油剂：环氧多氨硅油：硅油乙酯硅油质量比＝(75-85)：(5-10)：(5-20)，在此基础上，增加了纳米级别的丁腈橡胶粉末其颗粒度在30-120nm，丁腈橡胶粉末的量为油剂质量总量的0.5-2％，在阴离子为十二烷基二甲基溴化铵，非离子表面活性剂为吐温或Span80，阴离子与非离子表面活性剂的比例为1:3～1:14的乳化体系中，经过3000～5000rpm高速搅拌分散处理后可以生产使用。

碳纤维原丝经聚合原液进行纺丝，经过30-40℃水洗、70-85℃水牵、25-35℃上油、100-180℃烘干后在纤维表面即成油膜。其中油槽浓度控制在1.8-2.5％。

本发明相对于现有技术相比具有显著优点：

1、通过活性单体的加入，通过高温自交联反应，形成三维网状的油膜层；

2、在形成网状结构的同时，通过纳米级别的丁腈橡胶粉末，在网状结构链间通过氰基与油剂的分子间作用力、丁腈橡胶粉末自身拉伸韧性，进一步提高油膜的拉伸韧性。

3、形成的油膜与纤维经过蒸汽牵伸机，在0.4-0.65MPa蒸汽压力下进行牵伸可以承受3-6倍的牵伸倍数，蒸汽牵伸前后油剂脱落率在0.01-0.03％。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步解释。

实施例1

在干喷湿纺聚丙烯腈碳纤维生产过程中，复合油剂按照氨基硅油(分子量1300g/mol)：环氧硅油(分子量1200g/mol)：聚醚硅油(分子量800g/mol)质量比＝65:25:10复合油剂中，增加了分子量分别在1200g/mol、3000g/mol的环氧多氨硅油、硅油乙酯硅油为改性单体硅油，复合油剂：环氧多氨硅油：硅油乙酯硅油质量比＝85：5：10，在此基础上，增加了纳米级别的丁腈橡胶粉末其颗粒度在100nm，丁腈橡胶粉末的量为油剂质量总量的0.8％，在阴离子为十二烷基二甲基溴化铵，非离子表面活性剂为吐温或Span80，阴离子与非离子表面活性剂的比例为1:8的乳化体系中，经过4000rpm高速搅拌分散处理后可以生产使用。