[发明专利]一种干喷湿纺工艺用碳纤维油剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种干喷湿纺工艺用碳纤维油剂及其制备方法，该油剂组分包括65～75质量份式(I)所示化合物A，5～15质量份聚醚改性硅油，1～5质量份聚季铵盐抗静电剂，1～5质量份液体抗氧剂，5～15质量份表面活性剂。本发明解决了目前干喷湿纺碳纤维制备过程中油剂存在的粘辊、高温下变脆等问题，满足了干喷湿纺工艺碳纤维的制备需要，提高了碳纤维质量。

技术领域

本发明涉及一种油剂，特别是一种干喷湿纺工艺用碳纤维油剂及其制备方法，属于油剂技术领域。

背景技术

碳纤维是支撑战略新兴产业的关键材料，广泛应用到航空航天、国防军工、风力发电、体育用品、轨道交通、汽车轻量化、建筑等领域，需求量快速增长。干喷湿纺工艺制备的碳纤维强度高、成本低，逐渐成为民品应用领域的主流发展方向。

碳纤维油剂是碳纤维制造过程中不可缺少的关键助剂，能确保碳纤维生产的顺利进行，有效减少毛丝，从而提高碳纤维质量。目前国内碳纤维生产用油剂仍严重依赖进口。

与湿法工艺相比，干喷湿纺工艺纺丝速度更快，原丝表面更光滑，这就要求原丝油剂的吸附性和铺展性更好，并且在蒸汽牵伸时更难脱落。因此，为满足干喷湿纺的工艺要求，此前的技术采用了多种方法，但均存在一定不足。使用中低粘度、高氨值的氨基硅油为主剂加入聚醚改性硅油、环氧改性硅油及其它助剂制备油剂，如中国专利文件CN200910234655.4，粘辊现象缓解，但耐热性不足；使用高粘度、低氨值的氨基硅油为主剂，加入聚醚改性硅油、环氧改性硅油及其它助剂制备油剂如中国专利文件CN201410420266.1，粘辊现象改善，耐热性也略有提高，但乳化难度增大，存在乳液稳定性的问题；为彻底解决粘辊问题，中国专利文件CN201210440069.7提出用乳液聚合的方法制备稳定的硅油乳液，并与氨基硅油乳液混合后上油，但存在工艺过程复杂，使用乳液聚合后乳液中聚合单体含量高的问题，对碳纤维质量有影响。另外上述方法均存在高温下硅油变脆，对碳纤维的保护作用较差问题，目前仍没有很好的解决方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种干喷湿纺工艺用碳纤维油剂及其制备方法，在满足高温耐热性的同时解决目前存在的大粘度、中高氨值氨基硅油粘辊问题，满足了干喷湿纺碳纤维的制备需要，提高了碳纤维质量。

本发明的技术方案如下：

一种干喷湿纺工艺用碳纤维油剂，该油剂包括以下组分：

所述的，化合物A结构式如式(I)所示：

式(I)中，m＝80～170，n＝4～10，x+y＝5～13，m、n、x、y均为整数；

进一步优选的，m＝100～150，n＝4～8，x+y＝8～13，m、n、x、y均为整数。

根据本发明，所述的聚醚改性硅油没有特殊要求，优选的，所述的聚醚改性硅油为侧链聚氧乙烯改性硅油；

聚醚改性硅油由于其低的表面张力，使高粘度硅油的铺展性更好。

根据本发明，优选的，所述的聚季铵盐为聚季铵盐-6、聚季铵盐-7或抗静电剂TN。均为常规市购产品，海宁市黄山化工有限公司有售。

聚季铵盐具有比普通季铵盐更高的电荷密度和耐热性，既能保证乳液的稳定性也能使油剂具有更好的吸附性和抗静电性。

根据本发明，优选的，所述的抗氧剂为室温下在化合物A中溶解超过1％质量份的单一或复合型液体抗氧剂；进一步优选的，所述的液体抗氧剂为聚醚抗氧剂Chic PU3338、Chic PU3325或Chic 331(DPDP)，上海奇克化工有限公司有售。