TWI718953B - 碳纖維前驅物用處理劑及碳纖維前驅物 - Google Patents

碳纖維前驅物用處理劑及碳纖維前驅物 Download PDF

Info

Publication number
TWI718953B
TWI718953B TW109117581A TW109117581A TWI718953B TW I718953 B TWI718953 B TW I718953B TW 109117581 A TW109117581 A TW 109117581A TW 109117581 A TW109117581 A TW 109117581A TW I718953 B TWI718953 B TW I718953B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
carbon fiber
fiber precursor
treatment agent
mass
polysiloxane
Prior art date
Application number
TW109117581A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202104718A (zh
Inventor
土井章弘
大島啓一郎
Original Assignee
日商竹本油脂股份有限公司
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 日商竹本油脂股份有限公司 filed Critical 日商竹本油脂股份有限公司
Publication of TW202104718A publication Critical patent/TW202104718A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI718953B publication Critical patent/TWI718953B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C08L83/08—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D01F11/04—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of synthetic polymers
    • D01F11/06—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of synthetic polymers of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/16—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polymers of unsaturated carboxylic acids or unsaturated organic esters, e.g. polyacrylic esters, polyvinyl acetate
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/28—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/38—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds comprising unsaturated nitriles as the major constituent
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/20—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
    • D01F9/21—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F9/22—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyacrylonitriles
    • D01F9/225—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyacrylonitriles from stabilised polyacrylonitriles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/53—Polyethers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/643—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing silicon in the main chain
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/643—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing silicon in the main chain
    • D06M15/6436—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing silicon in the main chain containing amino groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/096—Humidity control, or oiling, of filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/18—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polymers of unsaturated nitriles, e.g. polyacrylonitrile, polyvinylidene cyanide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本發明的碳纖維前驅物用處理劑含有非離子界面活性劑、胺基改質聚矽氧、以及於25℃之動黏度為5～200 mm 2／s的二甲基聚矽氧。相對於該二甲基聚矽氧之含有量的該胺基改質聚矽氧之含有量的質量比為該胺基改質聚矽氧／該二甲基聚矽氧＝99.9／0.1～90／10。又，本發明的碳纖維前驅物之特徵在於附著有該碳纖維前驅物用處理劑。

Description

碳纖維前驅物用處理劑及碳纖維前驅物
本發明是關於可抑制碳纖維前驅物之紡絲步驟中的起毛之碳纖維前驅物用處理劑、及附著有碳纖維前驅物用處理劑的碳纖維前驅物。
一般而言，碳纖維例如作為組合了環氧樹脂等基質樹脂（matrix resin）之碳纖維複合材料，被廣泛利用於建材、運輸機器等各領域中。通常，作為碳纖維前驅物，例如經過將丙烯酸纖維進行紡絲之步驟、延伸纖維之步驟、防焰化處理步驟、以及碳化處理步驟而製造碳纖維。於碳纖維前驅物中，為了抑制碳纖維之製造步驟中產生的纖維間之膠著或熔合，有使用碳纖維前驅物用處理劑之情形。
先前，已知有專利文獻1、2所揭示之碳纖維前驅物用處理劑。專利文獻1揭示有關於藉由將聚烯烴多胺（Polyalkylene Polyamine）與具有飽和或不飽和之直鏈或支鏈且碳數為8～24的脂肪酸進行反應而獲得之含有聚烯烴多胺脂肪酸縮合物的中和鹽之碳纖維用上漿劑（sizing agent）組成物。專利文獻2揭示有關於含有動黏度為1500 cSt之胺基改質聚矽氧、非離子界面活性劑、動黏度為100000 cSt的二甲基聚矽氧等之碳纖維前驅物纖維用油劑。
專利文獻1：日本特開2008－138296號公報 專利文獻2：日本特開2007－113141號公報
然而，先前之碳纖維前驅物用處理劑的碳纖維前驅物之紡絲步驟中抑制線起毛的效果並不充足。
本發明所欲解決之課題在於，提供一種可抑制碳纖維前驅物之紡絲步驟中的起毛之碳纖維前驅物用處理劑、附著有碳纖維前驅物用處理劑的碳纖維前驅物。
本發明人們為解決上述課題而進行研究之結果，發現含有非離子界面活性劑、胺基改質聚矽氧、以及特定黏度的二甲基聚矽氧之碳纖維前驅物用處理劑正好合適。
即，本發明之一態樣中提供一種碳纖維前驅物用處理劑，其特徵在於，含有非離子界面活性劑、胺基改質聚矽氧、以及於25℃之動黏度為5～200 mm 2／s的二甲基聚矽氧。
該碳纖維前驅物用處理劑中，較佳相對於該二甲基聚矽氧之含有量的該胺基改質聚矽氧之含有量的質量比為該胺基改質聚矽氧／該二甲基聚矽氧＝99.9／0.1～90／10。
該碳纖維前驅物用處理劑中，較佳該胺基改質聚矽氧於25℃之動黏度為50～800 mm 2／s。
該碳纖維前驅物用處理劑較佳若將該非離子界面活性劑、該胺基改質聚矽氧及該二甲基聚矽氧的含有比例之合計設為100質量份，則以9～85質量份之比例含有該非離子界面活性劑，以10～90.9質量份之比例含有該胺基改質聚矽氧，以及以0.1～5質量份之比例含有該二甲基聚矽氧。
本發明之另一態樣中，提供一種碳纖維前驅物，其附著有該碳纖維前驅物用處理劑。
根據本發明，可抑制紡絲步驟中的線起毛。
（第一實施方式） 以下，說明將本發明之碳纖維前驅物用處理劑（以下僅稱為處理劑）具體化之第一實施方式。
本實施方式之處理劑中做為必須成分，除了非離子界面活性劑以外，還含有胺基改質聚矽氧以及於25℃之動黏度為5～200 mm 2／s的二甲基聚矽氧。對於該非離子界面活性劑的種類並未特別限制，例如可舉使醇類或羧酸附加於環氧烷（alkylene oxide）者。
作為非離子界面活性劑之原料而使用的醇類之具體例，例如可列舉（1）甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、十三醇、十四醇、十五醇、十六醇、十七醇、十八醇、十九醇、二十醇、廿一醇（heneicosanol）、二十二醇、二十三醇、二十四醇、二十五醇（pentacosanol）、二十六醇、二十七醇、二十八醇、二十九醇、三十醇等直鏈烷醇；（2）異丙醇、異丁醇、異己醇、2-乙基己醇、異壬醇、異癸醇、異十三醇、異十四醇、異三十醇、異十六醇、異十七醇、異十八醇、異十九醇、異二十醇，異廿一醇、異二十二醇、異二十三醇、異二十四醇、異二十五醇、異二十六醇、異二十七醇、異二十八醇、異二十九醇，異十五醇等支鏈烷醇；（3）十四烯醇（tetradecenol）、十六烯醇（hexadecenol）、十七烯醇（heptadecenol）、十八烯醇（octadecenol）、十九烯醇（nonadecenol）等直鏈烯醇；（4）異十六烯醇、異十八烯醇等支鏈烯醇：（5）環戊醇、環己醇等環狀烷醇等。
作為非離子界面活性劑之原料而使用的羧酸類之具體例，例如可列舉（6）辛酸、壬酸、癸酸、十一酸、十二酸、十三酸、十四酸、十五酸、十六酸、十七酸、十八酸、十九酸、二十酸、二十一酸、二十二酸等直鏈烷羧酸；（7）2-乙基己酸、異十二酸、異十三酸、異十四酸、異十六酸、異十八酸等支鏈烷羧酸；（8）十八碳烯酸、十八碳二烯酸、十八碳三烯酸等直鏈烯羧酸；（9）酚、芐醇、單苯乙烯化苯酚、二苯乙烯化苯酚、三苯乙烯化苯酚等芳香族醇；（10）安息香酸等芳香族羧酸。
作為非離子界面活性劑支原料而使用的環氧烷之具體例，例如可列舉環氧乙烷、環氧丙烷等。
該等非離子界面活性劑中，較佳為相對於1莫耳之丁醇、戊醇、己醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、十三醇、十四醇、十五醇、十六醇、十七醇、十八醇、十九醇、二十醇、異丁醇、異己醇、2-乙基己醇、異壬醇、異癸醇、異十三醇、異十四醇、十四烯醇、十六烯醇、十七烯醇、十八烯醇、十九烯醇等直鏈烯醇、酚、芐醇、單苯乙烯化苯酚、二苯乙烯化苯酚、三苯乙烯化苯酚等芳香族醇等碳數為4～40之有機醇，以環氧乙烷1～50莫耳之比例進行加成反應而得者。該等非離子界面活性劑可單獨使用，又可併用兩種以上。
所謂胺基改質聚矽氧，是指具有由（-Si-O-）重複組成的聚矽氧烷骨架，其矽原子之烷基側鏈的一部分藉由胺基改質基而經改質者。胺基改質基可與作為主鏈之聚矽氧的側鏈結合，也可與末端結合，或也可與該兩者結合。作為胺基改質基，例如可列舉胺基、具有胺基的有機基等。作為具有胺基之有機基，例示以下述化學式1。
（化學式1）
Figure 02_image001
（化學式1中，R 1及R 2為碳數2～4之伸烷基（alkylene），各自可相同亦可不同。Z為0或1之整數。）
作為具有化學式1之胺基改質基的胺基改質聚矽氧的具體例，例如可列舉二甲基矽氧烷-甲基（胺丙基）矽氧烷共聚物（aminopropyl dimethicone）、胺乙基胺丙基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物（amodimethicone）等。
胺基改質聚矽氧之25℃的動黏度的下限並未特別限制，但較佳為20 mm 2／s以上，更佳為50 mm 2／s以上。胺基改質聚矽氧之25℃的動黏度的上限並未特別限制，但較佳為4000 mm 2／s以下，更佳為800 mm 2／s以下。藉由將動黏度規定於上述範圍，使被賦予了處理劑的線之起毛的抑制效果更為提升。又，使由被賦予處理劑之碳纖維前驅物獲得的碳纖維之強度更為提升。
二甲基聚矽氧表示聚矽氧烷的側鏈、末端全部為甲基之二甲基聚矽氧烷。二甲基聚矽氧的種類並未特別限定，可適當採用公知物。二甲基聚矽氧於25℃的動黏度之下限為5 mm 2／s以上，較佳為10 mm 2／s以上。二甲基聚矽氧於25℃的動黏度之上限為200 mm 2／s以下，較佳為100 mm 2／s以下。藉由將動黏度規定於上述範圍，使被賦予了處理劑的線之起毛的抑制效果更為提升。又，使由被賦予處理劑之碳纖維前驅物獲得的碳纖維之強度更為提升。又，使處理劑的乳化穩定性更為提升。該等二甲基聚矽氧可單獨使用，又亦可併用兩種以上。
處理劑中上述胺基改質聚矽氧與上述二甲基聚矽氧的摻合比例並未特別限制。由使自被賦予處理劑之碳纖維前驅物獲得的碳纖維之強度更為提升的觀點來看，相對於二甲基聚矽氧之含有量的胺基改質聚矽氧之含有量的質量比較佳為胺基改質聚矽氧／二甲基聚矽氧＝99.9／0.1～90／10。
上述非離子界面活性劑、上述胺基改質聚矽氧及上述二甲基聚矽氧的摻合比例並未特別限制。由使自被賦予處理劑之碳纖維前驅物獲得的碳纖維之強度更為提升的觀點來看，較佳為若將非離子界面活性劑、胺基改質聚矽氧及二甲基聚矽氧的含有比例之合計設為100質量份，則以9～85質量份之比例含有非離子界面活性劑，以10～90.9質量份之比例含有胺基改質聚矽氧，以及以0.1～5質量份之比例含有二甲基聚矽氧。又，更佳以9～60質量份之比例含有非離子界面活性劑，以36～90.9質量份之比例含有胺基改質聚矽氧，以及以0.1～4質量份之比例含有二甲基聚矽氧。
（第二實施方式） 接著，針對將本發明之碳纖維前驅物具體化的第二實施方式進行說明。於本實施方式之碳纖維前驅物附著有第一實施方式的處理劑。
使用本實施方式之碳纖維前驅物的碳纖維之製造方法為，首先使上述處理劑附著於碳纖維前驅物之原料纖維而獲得碳纖維前驅物後，進行製造絲線之製絲步驟。接著，進行將於該製絲步驟所製造的碳纖維前驅物在200～300℃、較佳230～270℃之氧化性大氣環境中轉換為防焰纖維之防焰化處理、與使前述防焰纖維進一步在300～2000℃、較佳300～1300℃之非活性大氣環境中碳化之炭化處理步驟。
製絲步驟是將使第一實施方式之處理劑附著於碳纖維前驅物之原料纖維而得的碳纖維前驅物進行製絲之步驟，包括附著處理步驟與延伸步驟。
附著處理步驟是於將碳纖維前驅物之原料纖維進行紡絲後，使處理劑附著的步驟。也就是說，於附著處理步驟使處理劑附著於碳纖維前驅物之原料纖維。又雖然該碳纖維前驅物之原料纖維於紡絲後直接被延伸，但特別將附著處理步驟後的高倍率延伸稱為「延伸步驟」。延伸步驟可為使用高溫水蒸氣之濕熱延伸法，也可為使用加熱輥之乾熱延伸法。
碳纖維前驅物之原料纖維例如可舉丙烯酸纖維等。丙烯酸纖維較佳由以聚丙烯腈為主成分之纖維構成，該聚丙烯腈為使至少90 mol％以上之丙烯腈與10 mol％以下之防焰化促進成分進行共聚合而得。做為防焰化促進成分，例如可適當地使用相對於丙烯腈具有共聚合性之含有乙烯基的化合物。關於碳纖維前驅物之單纖維纖度，並無特別限定，但從性能及製造成本的平衡之觀點來看，較佳為0.1～2.0 Tex。又，關於構成碳纖維前驅物之纖維束的單纖維之根數亦無特別限定，但從性能及製造成本的平衡之觀點來看，較佳為1000～96000根。
可於製絲步驟之任一階段使處理劑附著於碳纖維前驅物的原料纖維，但較佳在延伸步驟前先附著一次。又，只要是延伸步驟前之階段則可於任一階段附著。例如可於紡絲後立刻附著。也可進一步於延伸步驟後之任一階段再度附著。例如，可於延伸步驟後立刻再度附著，也可於捲繞階段再度附著，還可於即將進行防焰化處理步驟前再度附著。製絲步驟中，附著之次數並無特別限定。
使第一實施方式之處理劑附著於碳纖維前驅物的比例並無特別限制，但較佳使處理劑（不含溶劑）相對於碳纖維前驅物成為0.1～2質量％之方式附著，更佳成為0.3～1.2質量％之方式附著。藉由該構成，使本發明之效果更為提升。作為第一實施方式之處理劑的附著方法可應用公知的方法，舉例來說，可列舉噴霧給油法、浸漬給油法、滾筒給油法、使用計量泵的導引式給油法等。做為使第一實施方式的處理劑附著於纖維時的形態，例如可列舉有機溶劑溶液、水性液等。
針對本實施方式之碳纖維前驅物用處理劑及碳纖維前驅物之作用及效果進行說明。
（1）本實施方式中，可抑制於碳纖維前驅物之紡絲步驟中被賦予了處理劑之線起毛。又，使自被賦予處理劑之碳纖維前驅物獲得的碳纖維之強度提升。又，更為提升處理劑之乳化穩定性。
再者，上述實施方式亦可如下述般變更。
在不妨礙本發明之效果的範圍內，於本實施方式之處理劑中，作為用以維持處理劑的品質之穩定化劑或抗靜電劑，可進一步摻合黏著劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑等處理劑通常所使用的成分。
以下，為了更具體地說明本發明之構成及效果而列舉實施例等，但本發明並未限定於該等實施例。再者，以下之實施例及比較例之說明中，份意指質量份，又％意指質量％。
試驗組別1（碳纖維前驅物用處理劑之調製）
（實施例1） 將胺基改質聚矽氧（A－1）178 g、二甲基聚矽氧（B－1）2 g、非離子界面活性劑（N－1）20 g加入燒杯並充分地混和。一面繼續攪拌一面以固含量成為30％之方式緩慢地添加離子交換水，藉此調製實施例1的碳纖維前驅物用處理劑之30％水性液體。
實施例2～9及比較例1～5之各碳纖維前驅物用處理劑使用表1所示之各成分，利用與實施例1相同的方法進行調整。
[表1]
Figure 02_image003
表1中， A－1表示於25℃之動黏度為90 mm 2／s，胺當量4000之胺基改質聚矽氧； A－2表示於25℃之動黏度為650 mm 2／s，胺當量2000之胺基改質聚矽氧； A－3表示於25℃之動黏度為3500 mm 2／s，胺當量2000之胺基改質聚矽氧； A－4表示於25℃之動黏度為1500 mm 2／s，胺當量3800之胺基改質聚矽氧； A－5表示於25℃之動黏度為40 mm 2／s，胺當量4000之胺基改質聚矽氧； B－1表示於25℃之黏度為10 mm 2／s之聚二甲基矽氧烷； B－2表示於25℃之黏度為100 mm 2／s之聚二甲基矽氧烷； rb－1表示於25℃之黏度為1000 mm 2／s之聚二甲基矽氧烷； rb－2表示於25℃之黏度為2 mm 2／s之聚二甲基矽氧烷； N－1表示在碳數12之脂肪醇附加10 mol環氧乙烷之非離子界面活性劑。
試驗組別2（碳纖維前驅物及碳纖維之製造） 使用於試驗組別1所調製之碳纖維前驅物用處理劑，製造碳纖維前驅物及碳纖維。
將由丙烯腈95質量％、丙烯酸甲酯3.5質量％、甲基丙烯酸1.5％組成之極限黏度1.80的共聚物溶解於二甲基乙醯胺（DMAC）而製成聚合物濃度21.0質量％、於60℃之黏度為500泊的紡絲原液。紡絲原液在保持為紡浴溫度35℃之DMAC的70質量％水溶液之凝固浴中，相較於孔徑（內徑）0.075 mm、孔數12000之紡嘴，以牽伸比為0.8吐出。
於清洗槽中將凝固絲進行去溶劑同時延伸至五倍而製作水膨潤狀態之丙烯酸纖維束。對其，將於試驗組別1所調製的碳纖維前驅物用處理劑之4％離子交換水溶液以浸漬法進行給油，從而碳纖維前驅物用處理劑之固含量附著量成為1質量％（不含溶劑）。之後，將該丙烯酸纖維束於130℃之加熱輥進行乾燥緻密化處哩，進而於170℃之加熱輥間實施1.7倍的延伸後捲取於絲管，藉此獲得碳纖維前驅物。從該碳纖維前驅物將絲線鬆開，於具有230～270℃之溫度梯度的防焰化爐在大氣環境下進行一小時防焰化處理後，連續在氮氣環境下於具有300～1300℃之溫度梯度的碳化爐進行燒成而轉換為碳纖維，之後捲取於絲管。除了碳纖維前驅物之起毛外，如下所示還評價了碳纖維前驅物用處理劑的乳化穩定性、碳纖維之強度。
試驗組別3（評價） 起毛之評價 碳纖維前驅物之製造中，藉由以下基準，對利用設置在捲取裝置前之起毛計數裝置（東麗科技工程公司製造之DT－105）測量的一小時之起毛數進行評價。將結果示於表1之「起毛」欄位。
起毛之評價基準 ◎（優）：起毛數為0～5個。 ○（良）：起毛數為6～10個。 ×（不良）：起毛數為11個以上。
乳化穩定性之評價 將於試驗組別1調製之固含量濃度為30％的碳纖維前驅物用處理劑之水性液於25℃靜置三個月後，以肉眼觀察其外觀，藉由以下基準進行評價。將結果示於表1之「乳化穩定性」欄位。
乳化穩定性的評價基準 ◎（優）：幾乎分離，未觀察到沉澱，保有良好的乳化性。 ○（良）：觀察到少許沉澱，但為乳化性良好且實用上並無問題之水準。 ×（不良）：乳化失效而沉澱，發生分離情形。
碳纖維強度之評價 基於JIS R 7606測量上述所獲得之碳纖維的強度，藉由以下基準進行評價。將結果示於表1之「碳纖維強度」及「碳纖維強度之評價」欄位。
碳纖維強度之評價基準 ◎（優）：3.65 GPa以上。 ○（良）：3.3 GPa以上且未達3.65GPa。 ×（不良）：未達3.3GPa。
從以上表1之結果可明瞭，根據本發明，可抑制碳纖維前驅物之紡絲步驟中線的起毛及抑制碳纖維的強度降低，並且有乳化穩定性優異之效果。

Claims (5)

  1. 一種碳纖維前驅物用處理劑，其特徵在於，含有非離子界面活性劑、胺基改質聚矽氧、以及於25℃之動黏度為5～200 mm 2／s的二甲基聚矽氧， 相對於該二甲基聚矽氧之含有量的該胺基改質聚矽氧之含有量的質量比為該胺基改質聚矽氧／該二甲基聚矽氧＝99.9／0.1～90／10。
  2. 如請求項1記載的碳纖維前驅物用處理劑，其中，若將該非離子界面活性劑、該胺基改質聚矽氧及該二甲基聚矽氧的含有比例之合計設為100質量份，則以9～85質量份之比例含有該非離子界面活性劑，以10～90.9質量份之比例含有該胺基改質聚矽氧，以及以0.1～5質量份之比例含有該二甲基聚矽氧。
  3. 一種碳纖維前驅物用處理劑，其特徵在於，含有非離子界面活性劑、胺基改質聚矽氧、以及於25℃之動黏度為5～200 mm 2／s的二甲基聚矽氧， 若將該非離子界面活性劑、該胺基改質聚矽氧及該二甲基聚矽氧的含有比例之合計設為100質量份，則以9～85質量份之比例含有該非離子界面活性劑，以10～90.9質量份之比例含有該胺基改質聚矽氧，以及以0.1～5質量份之比例含有該二甲基聚矽氧。
  4. 如請求項1至3中任一項記載的碳纖維前驅物，其中，該胺基改質聚矽氧於25℃之動黏度為50～800 mm 2／s。
  5. 一種碳纖維前驅物，其特徵在於，附著有請求項1至4中任一項記載的碳纖維前驅物用處理劑。
TW109117581A 2019-05-30 2020-05-27 碳纖維前驅物用處理劑及碳纖維前驅物 TWI718953B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019101341A JP6671698B1 (ja) 2019-05-30 2019-05-30 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体
JP2019-101341 2019-05-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202104718A TW202104718A (zh) 2021-02-01
TWI718953B true TWI718953B (zh) 2021-02-11

Family

ID=70000767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109117581A TWI718953B (zh) 2019-05-30 2020-05-27 碳纖維前驅物用處理劑及碳纖維前驅物

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11447634B2 (zh)
EP (1) EP3822405A4 (zh)
JP (1) JP6671698B1 (zh)
KR (1) KR102481838B1 (zh)
CN (1) CN112424418B (zh)
MX (1) MX2021001031A (zh)
RU (1) RU2765182C1 (zh)
TW (1) TWI718953B (zh)
WO (1) WO2020241603A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6671698B1 (ja) 2019-05-30 2020-03-25 竹本油脂株式会社 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体
TWI763566B (zh) * 2021-07-23 2022-05-01 臺灣塑膠工業股份有限公司 碳纖維的製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007106844A (ja) * 2005-10-12 2007-04-26 Parker Corp 車両表面用コーティング剤組成物
JP2008121149A (ja) * 2006-11-13 2008-05-29 Kao Corp 繊維製品処理剤
JP2015030931A (ja) * 2013-08-01 2015-02-16 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組成物と炭素繊維前駆体アクリル繊維用油剤組成物分散液、および炭素繊維前駆体アクリル繊維束の製造方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0686707B2 (ja) 1984-09-14 1994-11-02 竹本油脂株式会社 炭素繊維の製造における前駆体繊維の融着防止方法
JP2001172879A (ja) * 1999-10-08 2001-06-26 Sanyo Chem Ind Ltd 炭素繊維製造工程用油剤
RU2432422C2 (ru) * 2005-08-09 2011-10-27 Торей Индастриз, Инк. Огнестойкое волокно, углеродное волокно и способ их получения
JP2007113141A (ja) * 2005-10-20 2007-05-10 Toray Ind Inc 炭素繊維前駆体繊維束の製造方法。
JP2008138296A (ja) 2006-11-30 2008-06-19 Toho Chem Ind Co Ltd 炭素繊維用毛羽立ち防止剤
KR101210081B1 (ko) * 2007-11-07 2012-12-07 미츠비시 레이온 가부시키가이샤 탄소 섬유 전구체 아크릴 섬유용 유제 조성물, 탄소 섬유 전구체 아크릴 섬유속 및 그 제조방법
US8323743B2 (en) * 2009-06-04 2012-12-04 Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. Acrylic-fiber finish, acrylic fiber for carbon-fiber production, and carbon-fiber production method
JP5659597B2 (ja) * 2009-07-24 2015-01-28 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組成物、および炭素繊維前駆体アクリル繊維束とその製造方法
RU2416682C1 (ru) * 2009-07-28 2011-04-20 Марина Владимировна Соболева Способ стабилизации углеродсодержащего волокна и способ получения углеродного волокна
JP5574648B2 (ja) * 2009-09-11 2014-08-20 松本油脂製薬株式会社 弾性繊維用処理剤および弾性繊維
JP2012102429A (ja) * 2010-11-10 2012-05-31 Matsumoto Yushi Seiyaku Co Ltd 炭素繊維製造用アクリル繊維油剤、炭素繊維製造用アクリル繊維および炭素繊維の製造方法
RU2515856C1 (ru) * 2011-11-28 2014-05-20 Торэй Индастриз, Инк. Способ получения полиакрилонитрильного волокна и способ получения углеродного волокна
CN104350200B (zh) * 2012-09-27 2016-03-16 松本油脂制药株式会社 碳纤维制造用丙烯酸纤维处理剂及其用途
CN103806131A (zh) * 2012-11-06 2014-05-21 中国科学院化学研究所 用于制备聚丙烯腈基碳纤维的有机硅纺丝油剂
CN104179019A (zh) * 2014-08-25 2014-12-03 中复神鹰碳纤维有限责任公司 一种碳纤维原丝油剂的制备方法
JP6671698B1 (ja) 2019-05-30 2020-03-25 竹本油脂株式会社 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体
CN111139555B (zh) * 2019-12-26 2022-09-09 中复神鹰碳纤维股份有限公司 一种高耐热性油剂及其聚丙烯腈碳纤维的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007106844A (ja) * 2005-10-12 2007-04-26 Parker Corp 車両表面用コーティング剤組成物
JP2008121149A (ja) * 2006-11-13 2008-05-29 Kao Corp 繊維製品処理剤
JP2015030931A (ja) * 2013-08-01 2015-02-16 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組成物と炭素繊維前駆体アクリル繊維用油剤組成物分散液、および炭素繊維前駆体アクリル繊維束の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210018456A (ko) 2021-02-17
US20220089875A1 (en) 2022-03-24
TW202104718A (zh) 2021-02-01
RU2765182C1 (ru) 2022-01-26
WO2020241603A1 (ja) 2020-12-03
MX2021001031A (es) 2021-11-08
CN112424418B (zh) 2021-11-19
JP2020193423A (ja) 2020-12-03
KR102481838B1 (ko) 2022-12-27
EP3822405A4 (en) 2021-09-29
JP6671698B1 (ja) 2020-03-25
CN112424418A (zh) 2021-02-26
US11447634B2 (en) 2022-09-20
EP3822405A1 (en) 2021-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8932711B2 (en) Oil agent composition for acrylic precursor fibers for carbon fibers, acrylic precursor fiber bundle for carbon fibers, and method for producing the same
TWI718953B (zh) 碳纖維前驅物用處理劑及碳纖維前驅物
JP7021071B2 (ja) アクリル繊維処理剤及びその用途
JP7511948B2 (ja) 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体
JP5242273B2 (ja) 炭素繊維製造用アクリル繊維油剤およびそれを用いた炭素繊維の製造方法
WO2021070796A1 (ja) 炭素繊維前駆体用処理剤の水性液及び炭素繊維前駆体
JP5437649B2 (ja) 炭素繊維製造用アクリル繊維油剤およびそれを用いた炭素繊維の製造方法
KR102606808B1 (ko) 합성 섬유용 처리제 및 합성 섬유
JP6315645B1 (ja) 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体
JP2007113141A (ja) 炭素繊維前駆体繊維束の製造方法。
JP6798734B1 (ja) 炭素繊維前駆体用処理剤、炭素繊維前駆体、及び耐炎化繊維の製造方法
JP6973837B1 (ja) 炭素繊維前駆体用処理剤、及び炭素繊維前駆体
JP5497881B2 (ja) 炭素繊維製造用アクリル繊維油剤およびそれを用いた炭素繊維の製造方法
JP6795228B1 (ja) 処理剤、耐炎化繊維不織布、炭素繊維不織布、及びそれらの製造方法
JP6877797B1 (ja) アクリル樹脂繊維用処理剤、及びアクリル樹脂繊維
WO2021251236A1 (ja) 炭素繊維前駆体用処理剤、炭素繊維前駆体用処理剤の水性液、炭素繊維前駆体、及び炭素繊維の製造方法
JP6587273B1 (ja) 炭素繊維前駆体用処理剤、及び炭素繊維前駆体
CN114269983A (zh) 处理剂、耐燃化纤维无纺布、碳纤维无纺布以及它们的制造方法
JP2022186349A (ja) 合成繊維用処理剤、及び合成繊維
JP2004143644A (ja) 炭素繊維前駆体アクリル繊維の製造方法