[發明專利]一種用于碳纖維的水溶性上漿劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210195778.3
• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN102691211A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 劉芝蘭;王磊;劉佳;李蘭;王若酈;程序;匡映;別拓銘
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: D06M15/03
• 分類號: D06M15/03;D06M15/11;D06M101/40
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明涉及精細化工技術領域，特別涉及一種用于碳纖維的水溶性上漿劑及其制備方法。

背景技術

碳纖維是一種含碳量高于90%的無機高分子纖維，碳纖維可分別用聚丙烯腈（PAN）、粘膠基碳纖維、瀝青纖維以及酚醛樹脂基碳纖維等經過一系列的碳化、石墨化過程制得，目前應用最廣泛的是聚丙烯腈碳纖維。聚丙烯腈碳纖維通常是指用85%以上的丙烯腈與第二和第三單體的共聚物，經濕法紡絲或干法紡絲制得的合成纖維。丙烯腈含量在35%～85%之間的共聚物紡絲制得的纖維稱為改性聚丙烯腈纖維。在碳纖維的加工生產過程中，為改善碳纖維的強度、深加工性能及與基體的界面粘結，在收卷前的一道重要工序是進行上漿處理。碳纖維上漿，能提高碳纖維束絲的抱合力，在單絲表面形成光滑平整的保護膜，防止纖維磨損、產生毛絲；保護碳纖維經表面處理后得到的活性表面，避免纖維表面吸附空氣中的水分和灰塵；提高纖維的潤濕性和附著力，改善纖維與基體樹脂的相容性，提高復合材料的界面剪切強度。目前應用最多的是環氧樹脂類上漿劑。

將碳纖維用于水處理最早是由日本研發的，目前已形成生物活性碳素纖維生態草河湖直接凈化技術，這項碳纖維的新用途，已成為一種很有推廣應用價值的新技術。但同時該技術也對碳纖維上漿劑提出了特殊要求。由于碳纖維的傳統用途是對樹脂增強，相比傳統的碳纖維上漿劑，用于水處理的碳纖維上漿劑除了滿足一般的上漿劑要求外，還要求上漿劑有良好的水溶性，使碳纖維在水中能快速散開，以利于微生物附著；且上漿劑要求無毒，對水體不產生二次污染。

發明內容

為實現上述目的，發明人提供了一種用于水處理的碳纖維用水溶性上漿劑及其制備方法。

本發明的構思如下：

由于用于水處理的碳纖維上漿劑除了滿足一般的上漿劑要求外，還要求上漿劑有良好的水溶性，使碳纖維在水中能快速散開，以利于微生物附著；且上漿劑要求無毒，對水體不產生二次污染。并且從應用的目的出發，上漿劑的原料最好是來源廣泛，價廉易得?；谶@些要求，本發明采用天然多糖作為生物活性碳纖維上漿劑原料。

1、淀粉具有資源豐富、使用方便、價格低廉、無毒環保等優點，成為最具有開發潛力的膠粘劑之一。淀粉膠粘劑具有韌性好、粘結強度高、無污染等顯著優點，但原淀粉滲透力和耐水性差、初粘力低，用物理、化學或生物的方法對淀粉進行改性便可改變淀粉的溶解度、粘度、以及相關性能，是制備淀粉膠粘劑的有效方法。其中氧化淀粉（oxidized?starch，ＯＳ）以其良好的粘性，流動性，穩定性，得到了廣泛的應用，在紡織工業中，氧化淀粉可作為上漿劑，淀粉分子上由于氧化產生羧基有利于形成氫鍵，增強了與纖維素的親和力，使上漿均勻；在造紙行業中，氧化淀粉可用作施膠劑，使紙張平滑；氧化淀粉還可用作膠粘劑，用于疊層紙，石膏板，硬質纖維板的粘合等。

2、魔芋屬天南星科,是多年生草本植物,其塊莖可加工成魔芋粉。魔芋粉的主要成分是魔芋葡甘聚糖（Konjac?Glucomannan,?KGM）,是一種由D-甘露糖和D-葡萄糖按大約1.6:1的比例通過β-1,4和β-1,3糖苷鍵連接而成的天然多糖。魔芋葡甘聚糖具有良好的親水性，凝膠性，粘結性，增稠性，成膜性等特性。但將魔芋葡甘聚糖直接使用時會有粘度大，難以溶解成均勻溶膠，施膠時難以形成均勻膜層等問題，故采用魔芋葡甘聚糖降解產物魔芋低聚糖。

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???本發明的具體技術方案是

一、???????????一種用于碳纖維的水溶性上漿劑，組分包括魔芋低聚糖水溶膠，氧化淀粉水溶膠，兩者的體積比為魔芋低聚糖水溶膠/氧化淀粉水溶膠=（1~3）/1。

作為上述的優選方案有：

所述魔芋低聚糖水溶膠的魔芋低聚糖的數均分子量范圍在1000?Da?~3000Da。

所述魔芋低聚糖水溶膠的質量百分比濃度為1%~10%。

所述氧化淀粉水溶膠的質量百分比濃度為5%~12%。

二、???????????一種制備用于水處理的生物活性碳纖維用水溶性上漿劑的方法，包括有下述步驟：

1）?配制氧化淀粉水溶膠，備用；

2）?配制魔芋低聚糖水溶膠，備用；

3）??按體積比為魔芋低聚糖水溶膠/氧化淀粉水溶膠=（1~3）/1量取魔芋低聚糖水溶膠，氧化淀粉水溶膠，將其混合均勻。

作為上述的優選方案有：

所述的氧化淀粉是通過采用H₂O₂在堿性條件下對淀粉進行氧化，并用NaOH糊化得到。