[發明專利]一種連續聚碳硅烷纖維紡絲油劑及其制備和使用方法

在審

• 申請號: 201610114742.6
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105671944A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 王應德;謝松
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: D06M13/292
• 分類號: D06M13/292;D06M15/643;D06M15/53;D06M13/463;D06M11/77;D06M13/50;D06M101/30
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 陳亞琴;寧星耀

技術領域

本發明涉及一種纖維長絲在熔融紡絲過程中使用的助劑及其制備和使用方法，具 體涉及一種連續聚碳硅烷纖維紡絲油劑及其制備和使用方法。

背景技術

連續碳化硅纖維直徑細、強度高、模量高、可編織，高溫化學穩定性與耐氧化性好， 改性后的SiC纖維還具有吸收或透過雷達波的性能。它是先進輕質耐高溫陶瓷基復合材料、 金屬基復合材料和雷達吸波結構材料首選的高性能增強纖維之一，在航天、航空、核工業等 高技術領域有廣闊的應用前景。

連續聚碳硅烷纖維是制備連續碳化硅纖維的原絲。先驅體聚碳硅烷熔融紡絲制備 原絲后，再經不熔化及高溫燒成等工藝即可制得連續碳化硅纖維，原絲的性能直接影響后 續工序的開展并影響最終陶瓷纖維性能。碳硅烷纖維是高分子聚合物，吸濕性小，導電性 差，摩擦系數大，紡絲和后續加工時易產生靜電，且由于聚碳硅烷的數均分子量只有2000～ 3000，遠遠低于普通紡絲聚合物的分子量，導致原絲強度很低，且十分脆弱（約4MPa左右）， 纖維一碰即斷，且在熔融紡絲過程中單絲之間易發生粘連或斷絲。所以，紡絲過程中，需要 采用紡絲油劑來消除靜電、減少摩擦、使纖維集束，以減少纖維產生毛絲斷頭。

需要指出的是，除了上面提到的用紡絲油劑解決纖維強度極低的問題以外，與一 般聚合物紡絲油劑相比，聚碳硅烷纖維的紡絲油劑還要面對一個特殊的要求，就是由于接 下來的纖維不熔化是一個放熱反應，要求束絲中單絲與單絲間不能抱合太緊，否則單絲間 會熔并，即通常說的并絲。這就產生了一個矛盾：為消除靜電、使纖維集束，以不產生毛絲斷 頭，可以使纖維表面多包覆油劑，使纖維抱合緊些，但同時為了纖維不熔化均勻和不產生并 絲，又需要纖維不能抱合太緊。正因為這個矛盾的存在，目前還沒有哪一種紡絲油劑可以完 全滿足所有這些要求。所以，迫切需要開發一種既能夠使聚碳硅烷纖維紡絲成型時，能消除 靜電、使纖維較好集束，減少或不產生斷頭，又能夠保證在后續不熔化過程中纖維不產生熔 并，且易于退繞的紡絲油劑。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種穩定性 好，既能夠使聚碳硅烷纖維紡絲成型時，能抗靜電、抱合集束、防纖維粘連、降低斷頭率，又 能夠保證在后續不熔化過程中纖維不產生熔并，且易于退繞的連續聚碳硅烷纖維紡絲油 劑。

本發明進一步要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，一種工藝簡 單，成本低，且可滿足連續聚碳硅烷纖維紡絲要求的連續聚碳硅烷纖維紡油劑的制備和使 用方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：一種連續聚碳硅烷纖維紡絲油 劑，由以下組分按質量百分比組成：A組分2～9%，B組分3～8%，C組分1～6%，余為水；

其中，A組分是由硅油和水以質量比1:3～10制成的混合液；

B組分為質量濃度0.5～5.0wt%的柔順成膜劑的水溶液；

C組分為表面活性劑。

進一步，所述紡絲油劑由以下組分按質量百分比組成：A組分3～6%，B組分5～7%，C 組分3～5%，余為水；

其中，A組分是由硅油和水以質量比1:5～9制成的混合液；

B組分為質量濃度1～3wt%的柔順成膜劑的水溶液；

C組分為表面活性劑。

本發明連續聚碳硅烷纖維紡絲油劑：（1）能消除靜電、使纖維較好集束，是由上述 三類組分共同作用實現的，其中以硅油和表面活性劑的作用為主；（2）能減少或消除由于摩 擦產生的表面缺陷或斷頭，是由上述三類組分共同作用實現的，其中以柔順成膜劑的作用 為主；（3）易于退繞，且同時能確保在后續不熔化過程中纖維不產生熔并，是由上述三類組 分共同作用實現的，各組分發揮的作用基本相當。

進一步，所述硅油為甲基硅油、乙基硅油、二甲基硅油或甲基苯基硅油等中的一種 或幾種。當多種硅油混合使用時，優選各硅油的用量相同。

進一步，所述柔順成膜劑為聚乙二醇、聚丙二醇或油酸聚乙二醇酯等中的一種或 幾種。當多種柔順成膜劑混合使用時，優選各柔順成膜劑的用量相同。

進一步，所述表面活性劑為C12烷基醚磷酸酯鉀鹽、C18烷基二甲基羥乙基銨鹽或 三硅氧烷等中的一種或幾種。當多種表面活性劑混合使用時，優選各表面活性劑的用量相 同。