[发明专利]一种连续聚碳硅烷纤维纺丝油剂及其制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维长丝在熔融纺丝过程中使用的助剂及其制备和使用方法，具 体涉及一种连续聚碳硅烷纤维纺丝油剂及其制备和使用方法。

背景技术

连续碳化硅纤维直径细、强度高、模量高、可编织，高温化学稳定性与耐氧化性好， 改性后的SiC纤维还具有吸收或透过雷达波的性能。它是先进轻质耐高温陶瓷基复合材料、 金属基复合材料和雷达吸波结构材料首选的高性能增强纤维之一，在航天、航空、核工业等 高技术领域有广阔的应用前景。

连续聚碳硅烷纤维是制备连续碳化硅纤维的原丝。先驱体聚碳硅烷熔融纺丝制备 原丝后，再经不熔化及高温烧成等工艺即可制得连续碳化硅纤维，原丝的性能直接影响后 续工序的开展并影响最终陶瓷纤维性能。碳硅烷纤维是高分子聚合物，吸湿性小，导电性 差，摩擦系数大，纺丝和后续加工时易产生静电，且由于聚碳硅烷的数均分子量只有2000～ 3000，远远低于普通纺丝聚合物的分子量，导致原丝强度很低，且十分脆弱（约4MPa左右）， 纤维一碰即断，且在熔融纺丝过程中单丝之间易发生粘连或断丝。所以，纺丝过程中，需要 采用纺丝油剂来消除静电、减少摩擦、使纤维集束，以减少纤维产生毛丝断头。

需要指出的是，除了上面提到的用纺丝油剂解决纤维强度极低的问题以外，与一 般聚合物纺丝油剂相比，聚碳硅烷纤维的纺丝油剂还要面对一个特殊的要求，就是由于接 下来的纤维不熔化是一个放热反应，要求束丝中单丝与单丝间不能抱合太紧，否则单丝间 会熔并，即通常说的并丝。这就产生了一个矛盾：为消除静电、使纤维集束，以不产生毛丝断 头，可以使纤维表面多包覆油剂，使纤维抱合紧些，但同时为了纤维不熔化均匀和不产生并 丝，又需要纤维不能抱合太紧。正因为这个矛盾的存在，目前还没有哪一种纺丝油剂可以完 全满足所有这些要求。所以，迫切需要开发一种既能够使聚碳硅烷纤维纺丝成型时，能消除 静电、使纤维较好集束，减少或不产生断头，又能够保证在后续不熔化过程中纤维不产生熔 并，且易于退绕的纺丝油剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种稳定性 好，既能够使聚碳硅烷纤维纺丝成型时，能抗静电、抱合集束、防纤维粘连、降低断头率，又 能够保证在后续不熔化过程中纤维不产生熔并，且易于退绕的连续聚碳硅烷纤维纺丝油 剂。

本发明进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，一种工艺简 单，成本低，且可满足连续聚碳硅烷纤维纺丝要求的连续聚碳硅烷纤维纺油剂的制备和使 用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种连续聚碳硅烷纤维纺丝油 剂，由以下组分按质量百分比组成：A组分2～9%，B组分3～8%，C组分1～6%，余为水；

其中，A组分是由硅油和水以质量比1:3～10制成的混合液；

B组分为质量浓度0.5～5.0wt%的柔顺成膜剂的水溶液；

C组分为表面活性剂。

进一步，所述纺丝油剂由以下组分按质量百分比组成：A组分3～6%，B组分5～7%，C 组分3～5%，余为水；

其中，A组分是由硅油和水以质量比1:5～9制成的混合液；

B组分为质量浓度1～3wt%的柔顺成膜剂的水溶液；

C组分为表面活性剂。

本发明连续聚碳硅烷纤维纺丝油剂：（1）能消除静电、使纤维较好集束，是由上述 三类组分共同作用实现的，其中以硅油和表面活性剂的作用为主；（2）能减少或消除由于摩 擦产生的表面缺陷或断头，是由上述三类组分共同作用实现的，其中以柔顺成膜剂的作用 为主；（3）易于退绕，且同时能确保在后续不熔化过程中纤维不产生熔并，是由上述三类组 分共同作用实现的，各组分发挥的作用基本相当。

进一步，所述硅油为甲基硅油、乙基硅油、二甲基硅油或甲基苯基硅油等中的一种 或几种。当多种硅油混合使用时，优选各硅油的用量相同。

进一步，所述柔顺成膜剂为聚乙二醇、聚丙二醇或油酸聚乙二醇酯等中的一种或 几种。当多种柔顺成膜剂混合使用时，优选各柔顺成膜剂的用量相同。

进一步，所述表面活性剂为C12烷基醚磷酸酯钾盐、C18烷基二甲基羟乙基铵盐或 三硅氧烷等中的一种或几种。当多种表面活性剂混合使用时，优选各表面活性剂的用量相 同。