CN103122505B - 小丝束pan基碳纤维原丝油剂 - Google Patents

小丝束pan基碳纤维原丝油剂 Download PDF

Info

Publication number
CN103122505B
CN103122505B CN201110369157.8A CN201110369157A CN103122505B CN 103122505 B CN103122505 B CN 103122505B CN 201110369157 A CN201110369157 A CN 201110369157A CN 103122505 B CN103122505 B CN 103122505B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon fiber
full
parts
dimethyl silicone
pan base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110369157.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103122505A (zh
Inventor
唐泓
畅延青
施冲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Chemical Corp, Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Priority to CN201110369157.8A priority Critical patent/CN103122505B/zh
Publication of CN103122505A publication Critical patent/CN103122505A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103122505B publication Critical patent/CN103122505B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

本发明涉及一种小丝束PAN基碳纤维原丝油剂，主要解决现有技术中存在碳纤维原丝用油剂中抗静电性差，容易造成满卷率低的问题。本发明通过采用一种小丝束PAN基碳纤维原丝油剂，为V与W的混合物，V与W的混合重量比为V∶W＝3∶1～3，V以重量份数计包括以下组份：a)40～60份氨基改性聚二甲基硅氧烷A；b)5～20份氨基改性聚二甲基硅氧烷B；c)10～30份聚醚改性聚二甲基硅氧烷；d)5～20份乳化剂；W为二乙烯三胺与硬脂酸反应而得的酰胺化合物的环氧基加成物的技术方案，较好地解决了该问题，可用于小丝束PAN基碳纤维原丝的工业生产中。

Description

小丝束PAN基碳纤维原丝油剂
技术领域
本发明涉及一种小丝束PAN基碳纤维原丝油剂。
背景技术
碳纤维作为新一代复合材料的增强纤维，以其优异的性能在航天、航空以及汽车、建筑、轻工行业等得到广泛应用。小丝束聚丙烯腈基碳纤维(以下简称小丝束PAN基碳纤维)是众多碳纤维中性能优良的一种，是战略导弹、卫星、航天飞行器、大型飞机等所需的关键材料。小丝束PAN基碳纤维是指丝束小于24K的PAN基碳纤维。
工业上以下列工序制备PAN基碳纤维：对作为PAN聚合物进行一步法或两步法纺丝得到碳纤维原丝的纺丝工序；在温度为200～400℃的氧化性氛围中原丝进行预氧化，得到预氧化丝；以及在温度为400～2000℃惰性气体中碳化该预氧化丝，转化成碳纤维的碳化工序。在上述纺丝工艺中，为了防止单纤维之间发热粘合、纤维与机械表面的摩擦，造成纤维起毛、断丝和表面缺损，需要使用PAN基碳纤维原丝用油剂。
中国专利ZL200580044949.0实施例2公开了一种碳纤维原丝用油剂，其由100重量份的氨基改性硅油和30重量份的烷基酚聚氧乙烯醚以及8.8重量份KM902(信越化学工业(株)制)组成。该油剂抗静电性差，容易造成满卷率低的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在碳纤维原丝用油剂中抗静电性差，容易造成满卷率低的问题，提供一种新的小丝束PAN基碳纤维原丝油剂，该油剂具有使用过程中油剂抗静电性好、满卷率高的优点。
为解决上述技术问题本发明采用的技术方案如下：一种小丝束PAN基碳纤维原丝油剂，为V与W的混合物，V与W的混合重量比为V∶W＝3∶1～3；V以重量份数计包括以下组份：
a)40～60份氨基改性聚二甲基硅氧烷A；
b)5～20份氨基改性聚二甲基硅氧烷B；
c)10～30份聚醚改性聚二甲基硅氧烷；
d)5～20份乳化剂；
其中所述的氨基改性聚二甲基硅氧烷A在25℃时的粘度为50mm2/s～250mm2/s，氨基当量为4000～8000；氨基改性聚二甲基硅氧烷B在25℃的粘度为500mm2/s～4000mm2/s，氨基当量为1000～3000；所述的聚醚改性聚二甲基硅氧烷在25℃的粘度为400mm2/s～1000mm2/s，HLB为4.0～10.0；所述乳化剂取自由脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、烷基苯酚聚氧乙烯醚组成的物质组中的至少一种，其环氧乙烷加成数为3～8，其脂肪醇、脂肪酸或烷基苯酚中的碳原子数为12～16；
W为二乙烯三胺与硬脂酸反应而得的酰胺化合物的环氧基加成物，所述酰胺化合物的环氧基加成物的合成方法为：以对甲苯磺酸为催化剂，将1mol二乙烯三胺和2mol硬脂酸在200～220℃下反应5小时，得酰胺化合物，然后与10mol环氧乙烷进行加成反应得酰胺化合物的环氧基加成物W。
上述技术方案中所述氨基改性聚二甲基硅氧烷A和氨基改性聚二甲基硅氧烷B为末端具有甲基的二甲基硅的一部分侧链被下述化学式(I)表示的氨基取代得到的化合物；所述聚醚改性聚二甲基硅氧烷为末端具有甲基的二甲基硅的一部分侧链被下述化学式(II)表示的聚醚基取代得到的化合物：
-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-NH2  (I)
上述技术方案中所述聚醚改性聚二甲基硅氧烷优选HLB值为4～5；所述氨基改性聚二甲基硅氧烷A优选范围为在25℃时的粘度为60mm2/s～150mm2/s，氨基当量为4500～6000；所述氨基改性聚二甲基硅氧烷B优选范围为在25℃时的粘度为1000mm2/s～3000mm2/s，氨基当量为1500～2000；所述乳化剂优选脂肪醇聚氧乙烯醚；所述乳化剂用量优选范围为10～15份。
本发明的油剂还可以包括本领域技术人员熟知的其他组份。例如为了赋予油剂具有杀菌效果，有利于长期储存而不腐败，本发明油剂中可以包括杀菌剂，比如新洁而灭、尼泊金等；本发明的油剂以水分散体的形式使用，为了使用方便，本油剂还可以包括水。
所述的PAN基碳纤维原丝油剂的制备方法为：将本发明油剂所述组分A中的氨基改性聚二甲基硅氧烷A、氨基改性聚二甲基硅氧烷B、聚醚改性聚二甲基硅氧烷和乳化剂以及杀菌剂等搅拌均匀。当V中包括水时，最好先将其有效组分混合均匀后然后搅拌下逐步加入水，以利于制得更均匀的乳液，水的最大加入量是使油剂乳液的浓度不低于使用浓度，本发明油剂的乳液使用浓度通常为0.5～3.0重量％。将本发明油剂所述组分W加水，然后加热搅拌溶解，制得与组分V一样的乳液浓度，最后将组分V乳液与组分W乳液在搅拌下混合均匀，V与W的混合重量比为V∶W＝3∶1～3。
本发明油剂的使用步骤如下：
(1)将上油槽中油剂乳液的浓度调整并维持在0.5～3.0重量％
当本发明的油剂为0.5～3.0重量％的乳液形式时可以直接使用，否则需要在搅拌下补加计算量的水，所用的水最好用去离子水。
(2)在30～50℃、常压条件下，用经过致密化处理的碳纤维原丝浸渍到步骤(1)中的油剂乳液中给碳纤维原丝上油。
本领域技术人员知道，经过上述步骤(1)和(2)处理的原丝，依次经过干燥、卷绕、预氧化、碳化等工序即可得到碳纤维。
本发明的技术关键在于油剂配方中使用了抗静电优良的酰胺化合物的环氧基加成物，提高了丝束的抗静电性(即碳纤维原丝的比电阻下降)，提高了满卷率，实验结果表明，比较例的比电阻为3×109Ω·cm，满卷率仅为65％，而本发明的比电阻下降约1个数量级，满卷率大于75％，取得了较好的技术效果，可用于小丝束PAN基碳纤维原丝的工业生产中。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
【实施例1～10】
在实施例1中，乳化剂采用月桂酸聚氧乙烯醚表面活性剂；在实施例2中，乳化剂采用壬基苯酚聚氧乙烯醚表面活性剂；在实施例3～10中，乳化剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂。
各实施例具体的组份见表1，各组份的含量见表2。
抗静电性能的评价。用常州第二纺织机械厂有限公司生产的YG321纤维比电阻仪，采用含油率为1重量％的1K的PAN基碳纤维原丝，用GB/T14342-93的方法测定纤维的比电阻，评价结果见表3。
用满卷率表示PAN基碳纤维原丝的可纺性。满卷率的测试条件为，采用500吨/年的PAN基碳纤维原丝生产评价装置，用含油率为1重量％的1K的PAN基碳纤维原丝，以200米/分的卷绕速度进行卷绕，以PAN基碳纤维原丝卷绕重量达30公斤为满卷。在卷绕过程中发生断丝即得到未满卷丝卷，在卷绕过程中不发生断丝则得到满卷丝卷，满卷率的计算公式为：满卷率＝[满卷丝卷个数/(未满卷丝卷个数+满卷丝卷个数)]×100％。评价结果见表3。
【比较例1】
在比较例1中，采用中国专利ZL200580044949.0实施例2提供的油剂配方。其中，氨基改性硅100重量份，乳化剂(壬基酚聚氧乙烯醚(6))30重量份，KM902(信越化学工业(株)制)8.8重量份，为了乳化KM902而加的1.2份乳化剂，乳化剂量占油剂总表面活性剂的重量百分数为22重量％；氨基改性硅油在25℃下运动粘度为3500mm2/s，氨基当量为2000。
除了采用比较例1的油剂之外，抗静电性能的评价以及满卷率的测试同实施例1～10，结果见表3。
从表3中的比电阻数据可以看出，本发明的小丝束PAN基碳纤维原丝油剂的抗静电性能比现有技术有明显改善。
从表3中的满卷率数据可以看出，本发明的小丝束PAN基碳纤维原丝油剂的丝束满卷率比现有技术有明显提高，具有较好的可纺性。
表1  本发明油剂的主要组分的性质
表2  本发明油剂的组成
表3  油剂性能评价
  碳纤维原丝比电阻，Ω·cm   满卷率，％
  实施例1   7×108   77
  实施例2   8×108   78
  实施例3   7×108   75
  实施例4   6×108   82
  实施例5   4×108   85
  实施例6   3×108   90
  实施例7   2×108   93
  实施例8   1×108   98
  实施例9   8×107   95
  实施例10   7×107   94
  比较例1   3×109   65

Claims (1)

1.一种小丝束PAN基碳纤维原丝油剂，组成如下：
a)20份氨基改性聚二甲基硅氧烷A；
b)60份氨基改性聚二甲基硅氧烷B；
c)15份聚醚改性聚二甲基硅氧烷；
d)5份乳化剂；
e)80份组分W；
其中，所述的氨基改性聚二甲基硅氧烷A在25℃时的粘度为110mm2/s，氨基当量为5000；氨基改性聚二甲基硅氧烷B在25℃的粘度为500mm2/s，氨基当量为1000；所述的聚醚改性聚二甲基硅氧烷在25℃的粘度为430mm2/s，HLB为10；所述乳化剂为C16醇聚氧乙烯(8)醚；W为二乙烯三胺与硬脂酸反应而得的酰胺化合物的环氧基加成物，所述酰胺化合物的环氧基加成物的合成方法为：以对甲苯磺酸为催化剂，将1mol二乙烯三胺和2mol硬脂酸在200～220℃下反应5小时，得酰胺化合物，然后与10mol环氧乙烷进行加成反应得酰胺化合物的环氧基加成物W；
抗静电性能的评价用常州第二纺织机械厂有限公司生产的YG321纤维比电阻仪，采用含油率为1重量％的1K的PAN基碳纤维原丝，用GB/T14342-93的方法测定纤维的比电阻，测得碳纤维原丝比电阻为1×108Ω·cm；
用满卷率表示PAN基碳纤维原丝的可纺性，测得满卷率为98％；满卷率的测试条件为，采用500吨/年的PAN基碳纤维原丝生产评价装置，用含油率为1重量％的1K的PAN基碳纤维原丝，以200米/分的卷绕速度进行卷绕，以PAN基碳纤维原丝卷绕重量达30公斤为满卷；在卷绕过程中发生断丝即得到未满卷丝卷，在卷绕过程中不发生断丝则得到满卷丝卷，满卷率的计算公式为：满卷率＝[满卷丝卷个数/(未满卷丝卷个数+满卷丝卷个数)]×100％。
CN201110369157.8A 2011-11-18 2011-11-18 小丝束pan基碳纤维原丝油剂 Active CN103122505B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110369157.8A CN103122505B (zh) 2011-11-18 2011-11-18 小丝束pan基碳纤维原丝油剂

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110369157.8A CN103122505B (zh) 2011-11-18 2011-11-18 小丝束pan基碳纤维原丝油剂

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103122505A CN103122505A (zh) 2013-05-29
CN103122505B true CN103122505B (zh) 2014-11-26

Family

ID=48453636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110369157.8A Active CN103122505B (zh) 2011-11-18 2011-11-18 小丝束pan基碳纤维原丝油剂

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103122505B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103757899B (zh) * 2013-12-31 2016-01-20 陕西师范大学 通用级沥青基碳纤维纺丝油剂

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101091010A (zh) * 2004-12-27 2007-12-19 东丽株式会社 碳纤维前体纤维用油剂、碳纤维及碳纤维的制备方法
CN101876096A (zh) * 2009-11-26 2010-11-03 中复神鹰碳纤维有限责任公司 碳纤维生产过程中所用原丝油剂的生产方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4801546B2 (ja) * 2006-09-11 2011-10-26 三菱レイヨン株式会社 炭素繊維前駆体アクリル繊維用油剤

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101091010A (zh) * 2004-12-27 2007-12-19 东丽株式会社 碳纤维前体纤维用油剂、碳纤维及碳纤维的制备方法
CN101876096A (zh) * 2009-11-26 2010-11-03 中复神鹰碳纤维有限责任公司 碳纤维生产过程中所用原丝油剂的生产方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2008-63705A 2008.03.21 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103122505A (zh) 2013-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107829306B (zh) 包覆性碳纤维原丝油剂及其制备方法
CN104611912A (zh) 锦纶纺丝用添加剂
CN110670350B (zh) 一种碳纤维原丝用无硅油剂
CN104294602A (zh) 一种碳纤维用耐温型乳液上浆剂及其制备方法和应用
CN103031619B (zh) 小丝束pan基碳纤维原丝油剂
CN105401444B (zh) 一种油剂及其作为碳纤维生产助剂的应用
CN103122504B (zh) 小丝束pan基碳纤维原丝的上油方法
CN103031734B (zh) 小丝束pan基碳纤维原丝油剂的制备方法
CN103122585B (zh) 大丝束pan基碳纤维原丝油剂
CN104674547A (zh) 纺丝用纳米添加剂及其油剂
CN103122505B (zh) 小丝束pan基碳纤维原丝油剂
CN114032677B (zh) 一种dty油剂及dty丝
CN103031620B (zh) 大丝束pan基碳纤维原丝油剂的制备方法
CN103031622B (zh) 大丝束pan基碳纤维原丝油剂
CN106243364A (zh) 一种聚醚改性有机硅乳液及其制备方法
JP4917991B2 (ja) 炭素繊維前駆体アクリル繊維用油剤組成物
CN103122584B (zh) 大丝束pan基碳纤维原丝的上油方法
CN103132327B (zh) 一种连续SiC纤维用上浆剂及其制备方法与应用
CN102418164A (zh) 一种抗静电聚砜酰胺/碳纳米管复合材料及其制备方法
CN103031621B (zh) 大丝束pan基碳纤维原丝的上油方法
CN104631095A (zh) 纳米添加剂的制备方法
JP4311246B2 (ja) 合成繊維処理油剤
CN103031623B (zh) 小丝束pan基碳纤维原丝的上油方法
CN106544760B (zh) 一种碳纤维原丝专用油剂及其制备方法
CN106592238B (zh) 一种改性环氧树脂通用型碳纤维上浆剂、制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant