[发明专利]一种改善低温炉后低碳丝分散性的方法

说明书

本发明公开了一种改善低温炉后低碳丝分散性的方法，所述方法涉及的油剂配方由季铵盐改性聚醚硅油100份，环氧改性聚二甲基硅氧烷20～60份，表面活性剂20～50份，其他助剂5～10份，纯水10～30份组成，油剂浓度控制在1.5～2.5％；碳化低温炉分为4～8个温度区间，第一段温度控制在250～300℃，然后以50～150℃温度间隔逐渐提高到800～900℃。通过改善聚丙烯腈基原丝用油剂的配方，控制油剂含油率以及控制碳化低温炉温度有效地改善了低温炉后低碳丝的分散性。

技术领域

本发明涉及高性能碳纤维制备领域，具体涉及一种改善低温炉后低碳丝分散性的方法。

背景技术

碳纤维是一种新型无机纤维材料，具有高强度、高模量、耐高温、耐疲劳等优异性能，是一种具有独特性能的军民两用的工业材料，比金属、塑料有更好的比强度和比模量。用碳纤维生产的复合材料已广泛应用于航天、航空、运动器材、电力叶片、压力容器、汽车等领域。对于碳纤维的强度和模量的要求日益提高，高性能碳纤维成为各国高度重视的战略基础材料，也是当前国内新材料行业开发的热点。然而低温炉后低碳丝分散性差，则会导致其在接下来的碳化过程中丝束发硬，影响碳化强度，甚至急剧放热而熔断，影响正常生产，严重地限制了碳纤维作为高强度、高模量新型结构材料的应用。

因此急需一种改善低温炉后低碳丝分散性的方法，来继续提高碳纤维的强度和性能。

发明内容

本发明目的在于提供了一种改善低温炉后低碳丝分散性的方法。

本发明通过油剂配方优化与低温炉控温改进，解决了碳丝在低温炉交联并丝的现象。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：

所述碳纤维原丝用油剂按重量份数计，由以下成分组成：

季铵盐改性聚醚硅油80～100份；

环氧改性聚二甲基硅氧烷20～60份；

表面活性剂20～50份；

其他助剂5～10份；

纯水10～30份。

经配方改善的油剂浓度控制在1.5～2.5％；

作为进一步的改进，其他助剂包括抗氧化剂、防腐剂、pH调节剂、抗静电剂各两份。

作为进一步的改进，所述表面活性剂可选用阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子表面活性剂。

所述阴离子表面活性剂包括但不限于：羧酸盐、高级醇及高级醇醚的硫酸酯盐、磺酸盐、高级醇及高级醇醚的磷酸酯盐；

所述阳离子表面活性剂包括但不限于：月桂基三甲基氯化铵、：月桂基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵；

所述两性表面活性剂包括但不限于：十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜括但不限于：壬基酚聚氧乙烯醚、聚丙二醇、聚乙二醇、脂肪醇与环氧乙烷缩合物、脂肪醇与环氧乙烷缩合物碱、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十八烷基二羟乙基氧化胺、椰油酰胺丙基氧化胺；

所述非离子表面活性剂包、烷基酚与环氧乙烷缩合物、异构醇醚与环氧乙烷缩合物、脂肪酸聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚改性聚硅氧烷。

更优选的，所述表面活性剂优选为异构醇醚与环氧乙烷缩合物或聚醚改性聚硅氧烷。

作为进一步的改进，所述的其他助剂包括抗氧化剂、防腐剂、pH调节剂、抗静电剂。

碳丝置于低温炉中，低温炉分为4～8个温度区间，第一段温度控制在250～300℃，然后以50～150℃温度间隔逐渐提高到800～900℃。