[發(fā)明專利]通用級瀝青基碳纖維紡絲油劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310751350.7
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103757899A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉春玲;馬靜;董文生;付鳳奇
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué)
• 主分類號: D06M13/224
• 分類號: D06M13/224;D06M13/165;D06M13/46;D06M15/643;D06M15/53;D06M101/40
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責(zé)任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合成纖維長絲在紡絲過程中使用的助劑，特別是涉及一種通用級瀝青基碳纖維紡絲油劑。

背景技術(shù)

通用級瀝青基碳纖維是一種以各向同性石油瀝青或煤瀝青為原料，經(jīng)瀝青的精制、熔融紡絲、預(yù)氧化、碳化而制得的含碳量大于92%的特種纖維。通用級瀝青基碳纖維原料資源豐富，與聚丙烯腈基碳纖維相比具有更高的碳化收率，且成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于高性能中間相瀝青基碳纖維，具有十分廣泛的應(yīng)用前景，可用于石棉代用品、水泥增強(qiáng)劑、塑料改性劑等領(lǐng)域，也可用于隔熱、密封材料、磨耗制動(dòng)材料，在音響材料和燃料電池電極上的應(yīng)用也相當(dāng)廣。此外，經(jīng)過活化的碳纖維還可以作為催化劑或者用來凈化水體。

通用型瀝青基碳纖維是高分子聚合物，吸濕性小，導(dǎo)電性差，摩擦系數(shù)大，在熔融紡絲過程中單絲之間易發(fā)生粘連或并絲，而且它們在紡絲和紡織加工時(shí)易產(chǎn)生靜電，影響生產(chǎn)加工，同時(shí)在紡絲以及不熔化、碳化過程中，運(yùn)行的絲束需經(jīng)過許多的主動(dòng)或被動(dòng)輥，對單絲表面的摩擦極易損傷其表面，產(chǎn)生新的表面缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述通用型瀝青基碳纖維制備過程中存在的易粘連、靜電和磨損等問題，提供一種具有抗靜電、潤滑和防黏隔離作用的通用級瀝青基碳纖維紡絲油劑。

解決上述技術(shù)問題所采用的方案是它由下述質(zhì)量份配比的原料組成：

上述的通用級瀝青基碳纖維紡絲油劑，優(yōu)選由下述質(zhì)量份配比的原料組成：

上述的通用級瀝青基碳纖維紡絲油劑，更優(yōu)選由下述質(zhì)量份配比的原料組成：

上述的潤滑劑為甲基硅油、乙基硅油、氨基硅油、二甲基硅油、甲基苯基硅油中的任意一種；抗靜電劑為聚乙二醇、聚丙二醇、十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽、油酸聚乙二醇酯中的任意一種，其中聚乙二醇的平均分子量為200、4000或6000，聚丙二醇的平均分子量為200、400或600；乳化劑為失水山梨醇脂肪酸酯（型號為S-20、S-40、S-60、S-80或S-85）、烷基酚與環(huán)氧乙烷的縮合物（型號為OP-4、OP-6、OP-7）、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚（型號為AEO-2、AEO-3、AEO-7或AEO-9）中的任意一種；平衡調(diào)節(jié)劑為甲醇、丙酮、二甲基甲酰胺、正己烷、二硫化碳、四氯化碳中的任意一種。

本發(fā)明通用級瀝青基碳纖維紡絲油劑的制備方法為：將去離子水、潤滑劑、抗靜電劑、乳化劑和平衡調(diào)節(jié)劑在攪拌狀態(tài)下升溫至30～80℃，恒溫?cái)嚢?0分鐘，然后超聲15分鐘。

本發(fā)明通用級瀝青基碳纖維紡絲油劑的使用方法為：采用噴霧方式將油劑噴在初生纖維或預(yù)氧化纖維或在碳纖維表面，上油率為0.01%～5.0%。

本發(fā)明通用級瀝青碳纖維紡絲油劑的粘度為2～20mPa.s、透光率為80%～98%，噴涂在纖維表面可以起到抗靜電作用，使纖維單絲之間具有一定的抱合力，達(dá)到集束的效果阻止纖維粘連，單絲表面形成薄的油劑膜可起到防黏隔離作用，并保護(hù)單絲表面在運(yùn)動(dòng)中免受損傷，而且在不熔化和碳化過程中也起到同樣的防黏隔離作用，可解決通用級瀝青基碳纖維制備過程中存在的易粘連、靜電和磨損等問題。試驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明通用級瀝青基碳纖維紡絲油劑與纖維表面接觸角為0～5°，能很好地涂覆在纖維表面，纖維強(qiáng)度保持率為95%～100%，油劑對纖維的拉伸強(qiáng)度基本沒有影響。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。

下面實(shí)施例制備的通用級瀝青基碳纖維紡絲油劑采用NDJ-5S旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)（上海平軒科學(xué)儀器有限公司）在室溫25℃下測量粘度；采用U-3900/3900H紫外可見分光光度計(jì)（日立公司）測量透光率；采用OCA20視頻光學(xué)接觸角測量儀（德國Dataphysics公司提供）測定油劑與瀝青表面的接觸角；放置三個(gè)月后觀察油劑外觀并測量油劑粘度和透光率，若無分層現(xiàn)象且與新制備的油劑外觀、粘度和透光率基本相同，說明其穩(wěn)定性較好；采用Q800DMA型動(dòng)態(tài)粘彈譜儀（美國TA公司提供）測量上油后碳纖維的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率（預(yù)加力：0.001N；25℃恒溫5分鐘，力的上限：10N；斜坡力：0.03N/min；泊松比：0.44；纖維長度15mm，以20根單絲的平均值計(jì)算），并按公式：纖維強(qiáng)度保持率=上油后碳纖維的拉伸強(qiáng)度/未上油碳纖維的拉伸強(qiáng)度×100%，計(jì)算纖維強(qiáng)度保持率。

實(shí)施例1

以制備通用級瀝青基碳纖維紡絲油劑所用去離子水100g為例，其他原料及其質(zhì)量配比如下：