[發明專利]一種碳纖維絲及其制備方法

有效

• 申請號: 201910517427.1
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110359131B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 伍明
• 申請（專利權）人: 佛山宜可居新材料有限公司
• 主分類號: D01F11/14
• 分類號: D01F11/14;D06M15/507;D06M15/55;D06M15/263;D06M101/40
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 胡楓;李素蘭

本發明公開了一種碳纖維絲的制備方法，包括：(1)對原絲進行預處理并加熱，得到溫度為50?160℃的碳纖維絲初成品；(2)將粉末涂料通過靜電噴涂涂覆在所述碳纖維絲初成品的表面，并加熱完成固化或者半固化；(3)將固化或者半固化的粉末涂料進行冷卻，收絲卷繞后得到碳纖維絲成品；所述粉末涂料為熱固性粉末涂料，固化溫度為70?200℃，平均粒徑為1?20μm。相應的，本發明還提供一種由上述方法制得的碳纖維絲。采用本發明，簡化工藝，簡化存儲條件，所得碳纖維絲在室溫之下就可以保存，而且長時間保存也不會發生固化，外觀顏色豐富多樣，性能穩定。

技術領域

本發明涉及纖維制品技術領域，特別涉及一種碳纖維絲及其制備方法。

背景技術

碳纖維是指含炭量在90％以上的高強度高模量纖維。耐高溫居所有化纖之首。碳纖維用腈綸和粘膠纖維做原料，經高溫氧化碳化而成，是制造航天航空等高技術器材的優良材料。

碳纖維的生產工藝主要包括原絲生產和碳化兩個過程：原絲生產過程主要包括聚合、脫泡、計量、噴絲、牽引、水洗、上油、烘干收絲等工序。碳化過程主要包括放絲、預氧化、低溫碳化、高溫碳化、表面處理、上漿烘干、收絲卷繞等工序。

碳纖維是脆性材料，在后加工過程中容易出現起毛絲等現象。經過上漿過程能夠很好的解決這個問題，而上漿烘干一般選用液體的環氧涂料浸潤在碳纖維絲表面，容易產生浸潤不好等問題。而且，上漿烘干后的碳纖維需要在低溫4度左右保存，防止其固化反應，具有儲存條件要求高，耗能，儲存時間短，使用時間短等缺點。

現有技術中，也有出現將粉末涂料噴涂到碳纖維表面，例如中國專利CN101484628A，其公開一種碳纖維，包括約0.1至約20重量％的一種或多種納米增強材料。該納米增強材料選自碳納米管、碳納米纖維、石墨烯薄片、納米絲、元素納米粒子、二元化合物納米粒子和配合物納米粒子。將所述納米增強材料上漿或用金屬涂覆或用熱塑性樹脂涂覆，以有助于分散、施用或多功能性。

又如：中國專利CN101565893B，其公開一種制造納米增強碳纖維的絲束或紗線的方法，包括：用粉末涂料涂覆納米增強材料從而形成粉末涂覆的納米增強材料，其中所述粉末涂料是熱塑性樹脂或粘合劑；將多根碳纖維捆扎起來形成絲束或紗線；和將經粉末涂覆的納米增強材料靜電噴灑到所述絲束或紗線上以使所述多根碳纖維與所述經粉末涂覆的納米增強材料相接觸。

由上可知，現有技術都是需要用到納米增強材料來提高碳纖維的強度和剛度，結構復雜，制作工藝也復雜，成本較高。而且，將粉末涂料涂覆在納米增強材料上，并非碳纖維的本體，目的在于增強碳纖維的強度和剛度，這樣無法實現碳纖維外觀顏色多樣化。

其次，現有技術利用是的熱塑型樹脂。然而碳纖維都是用在比較惡劣的環境(高溫高濕)，若采用熱塑型樹脂，在使用的時候，隨著溫度變化，碳纖維的強度及表面性能都會發生變化，導致性能不穩定。

此外，現有技術雖然采用粉末涂料，但是其涂覆方式為將粉末涂料浸漬后，形成液態的涂料，再涂覆到納米增強材料上。這樣不利于環保，無法實現原料的全部利用，生產過程會產生廢棄物。

最后，現有技術利用的粉末涂料主要起到粘合劑的作用，目的在于粘結增強材料，不具有涂層的性能，因此，無法通過粉末涂料就實現增強碳纖維的強度和剛度，也無法豐富外觀色彩。倘若該產品需要有外觀色彩的變化，需要額外增設涂層。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題在于，提供一種碳纖維絲的制備方法，簡化工藝，簡化存儲條件，所得碳纖維絲在室溫之下就可以保存，而且長時間保存也不會發生固化，解決了傳統用環氧樹脂作為預浸料的低溫儲存問題。同時本發明的產品具有外觀顏色豐富多樣，性能穩定。

本發明所要解決的第二個技術問題在于，提供一種碳纖維絲的制備方法，生產效率高，無溶劑參與反應，不釋放VOCs，不產生廢棄物，有利于環保，且保證安全。