一种可以承受高倍蒸汽牵伸的碳纤维原丝油剂
阅读说明：本技术 一种可以承受高倍蒸汽牵伸的碳纤维原丝油剂 (Carbon fiber precursor oiling agent capable of bearing high-power steam drafting ) 是由 陈秋飞 刘栋 郭鹏宗 夏新强 于 2020-12-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可以承受高倍蒸汽牵伸的碳纤维原丝油剂。本发明制备的油剂具备在高温下能够自主交联反应形成网状的高拉伸韧性的油剂,在形成网状结构的同时,通过纳米级别的丁腈橡胶粉末,在网状结构链间通过氰基与油剂的分子间作用力、丁腈橡胶粉末自身拉伸韧性,进一步提高油膜的拉伸韧性,使得该油膜能够承受更高倍数的牵伸力。(The invention discloses a carbon fiber precursor oiling agent capable of bearing high-power steam drafting. The oil agent prepared by the invention has the advantages that the self-crosslinking reaction can be carried out at high temperature to form a net-shaped oil agent with high tensile toughness, and the tensile toughness of the oil film is further improved through the nano-level nitrile rubber powder, the intermolecular force of cyano groups and the oil agent and the tensile toughness of the nitrile rubber powder among chains of the net-shaped structure while forming a net-shaped structure, so that the oil film can bear the stretching force with higher multiple.)
技术领域
本发明属于高性能碳纤维原丝制备技术领域，特别是涉及一种可以承受高倍蒸汽牵伸的碳纤维原丝油剂。
背景技术
聚丙烯腈基碳纤维是生产高性能碳纤维最有前途的前驱体，利用聚丙烯腈原丝为出发原料，经过预氧化和碳化过程可以制得碳纤维。油剂作为原丝过程的表面保护膜，即要保护纤维运行过程中产生挠伤，又要在后续氧化过程起到保护作用，防止纤维产生皮芯。因此原丝表面上油的均匀性很重要。在追求高强度碳纤维过程中，蒸汽牵伸高倍取向是对强度有正贡献的，牵伸倍数提高同时油剂也需要同步承受这样的牵伸倍数，这对油剂的拉伸韧性提出了更高的要求。
发明内容
本发明目的提供一种可以承受高倍蒸汽牵伸的碳纤维原丝油剂。
实现本发明的目的提出了一种可以承受高倍蒸汽牵伸的碳纤维原丝油剂，该油剂包括：
在传统的分子量在1000-1500g/mol的氨基硅油：环氧硅油：聚醚硅油质量比＝(60-70):(13-23):(7-27)复合油剂中，增加了分子量分别在1000-1500g/mol、2100-3000g/mol的环氧多氨硅油、硅油乙酯硅油为改性单体硅油，复合油剂：环氧多氨硅油：硅油乙酯硅油质量比＝(75-85)：(5-10)：(5-20)，在此基础上，增加了纳米级别的丁腈橡胶粉末其颗粒度在30-120nm，丁腈橡胶粉末的量为油剂质量总量的0.5-2％，在阴离子为十二烷基二甲基溴化铵，非离子表面活性剂为吐温或Span80，阴离子与非离子表面活性剂的比例为1:3～1:14的乳化体系中，经过3000～5000rpm高速搅拌分散处理后可以生产使用。
碳纤维原丝经聚合原液进行纺丝，经过30-40℃水洗、70-85℃水牵、25-35℃上油、100-180℃烘干后在纤维表面即成油膜。其中油槽浓度控制在1.8-2.5％。
本发明相对于现有技术相比具有显著优点：
1、通过活性单体的加入，通过高温自交联反应，形成三维网状的油膜层；
2、在形成网状结构的同时，通过纳米级别的丁腈橡胶粉末，在网状结构链间通过氰基与油剂的分子间作用力、丁腈橡胶粉末自身拉伸韧性，进一步提高油膜的拉伸韧性。
3、形成的油膜与纤维经过蒸汽牵伸机，在0.4-0.65MPa蒸汽压力下进行牵伸可以承受3-6倍的牵伸倍数，蒸汽牵伸前后油剂脱落率在0.01-0.03％。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步解释。
实施例1
在干喷湿纺聚丙烯腈碳纤维生产过程中，复合油剂按照氨基硅油(分子量1300g/mol)：环氧硅油(分子量1200g/mol)：聚醚硅油(分子量800g/mol)质量比＝65:25:10复合油剂中，增加了分子量分别在1200g/mol、3000g/mol的环氧多氨硅油、硅油乙酯硅油为改性单体硅油，复合油剂：环氧多氨硅油：硅油乙酯硅油质量比＝85：5：10，在此基础上，增加了纳米级别的丁腈橡胶粉末其颗粒度在100nm，丁腈橡胶粉末的量为油剂质量总量的0.8％，在阴离子为十二烷基二甲基溴化铵，非离子表面活性剂为吐温或Span80，阴离子与非离子表面活性剂的比例为1:8的乳化体系中，经过4000rpm高速搅拌分散处理后可以生产使用。
碳纤维原丝经聚合原液进行纺丝，经过40℃水洗、85℃水牵、25℃上油、160℃烘干后在纤维表面即成油膜。其中油槽浓度控制在1.8％。在0.55MPa蒸汽压力下进行牵伸可以与纤维同步承受4.5倍的蒸汽牵伸倍数，蒸汽牵伸前后油剂脱落率在0.02％。
实施例2
在干喷湿纺聚丙烯腈碳纤维生产过程中，复合油剂按照氨基硅油(分子量1000g/mol)：环氧硅油(分子量1500g/mol)：聚醚硅油(分子量1000g/mol)质量比＝70:20:10复合油剂中，增加了分子量分别在1500g/mol、2500g/mol的环氧多氨硅油、硅油乙酯硅油为改性单体硅油，复合油剂：环氧多氨硅油：硅油乙酯硅油质量比＝80：10：10，在此基础上，增加了纳米级别的丁腈橡胶粉末其颗粒度在100nm，丁腈橡胶粉末的量为油剂质量总量的1.0％，在阴离子为十二烷基二甲基溴化铵，非离子表面活性剂为吐温或Span80，阴离子与非离子表面活性剂的比例为1:10的乳化体系中，经过4000rpm高速搅拌分散处理后可以生产使用。
碳纤维原丝经聚合原液进行纺丝，经过40℃水洗、85℃水牵、25℃上油、180℃烘干后在纤维表面即成油膜。其中油槽浓度控制在2.0％。在0.58MPa蒸汽压力下进行牵伸可以与纤维同步承受4.9倍的蒸汽牵伸倍数，蒸汽牵伸前后油剂脱落率在0.01％。
实施例3
在干喷湿纺聚丙烯腈碳纤维生产过程中，复合油剂按照氨基硅油(分子量1500g/mol)：环氧硅油(分子量1500g/mol)：聚醚硅油(分子量1500g/mol)质量比＝70:20:10复合油剂中，增加了分子量分别在1500g/mol、2500g/mol的环氧多氨硅油、硅油乙酯硅油为改性单体硅油，复合油剂：环氧多氨硅油：硅油乙酯硅油质量比＝80：5：15，在此基础上，增加了纳米级别的丁腈橡胶粉末其颗粒度在80nm，丁腈橡胶粉末的量为油剂质量总量的1.2％，在阴离子为十二烷基二甲基溴化铵，非离子表面活性剂为吐温或Span80，阴离子与非离子表面活性剂的比例为1:12的乳化体系中，经过5000rpm高速搅拌分散处理后可以生产使用。
碳纤维原丝经聚合原液进行纺丝，经过40℃水洗、85℃水牵、25℃上油、180℃烘干后在纤维表面即成油膜。其中油槽浓度控制在2.2％。在0.61MPa蒸汽压力下进行牵伸可以与纤维同步承受5.1倍的蒸汽牵伸倍数，蒸汽牵伸前后油剂脱落率在0.01％。
实施例4
在湿纺聚丙烯腈碳纤维生产过程中，复合油剂按照氨基硅油(分子量1000g/mol)：环氧硅油(分子量1000g/mol)：聚醚硅油(分子量1000g/mol)质量比＝70:20:10复合油剂中，增加了分子量分别在1000g/mol、2100g/mol的环氧多氨硅油、硅油乙酯硅油为改性单体硅油，复合油剂：环氧多氨硅油：硅油乙酯硅油质量比＝80：15：5，在此基础上，增加了纳米级别的丁腈橡胶粉末其颗粒度在80nm，丁腈橡胶粉末的量为油剂质量总量的0.8％，在阴离子为十二烷基二甲基溴化铵，非离子表面活性剂为吐温或Span80，阴离子与非离子表面活性剂的比例为1:12的乳化体系中，经过4000rpm高速搅拌分散处理后可以生产使用。
碳纤维原丝经聚合原液进行纺丝，经过50℃水洗、95℃水牵、25℃上油、140℃烘干后在纤维表面即成油膜。其中油槽浓度控制在2.4％。在0.45MPa蒸汽压力下进行牵伸可以与纤维同步承受3.8倍的蒸汽牵伸倍数，蒸汽牵伸前后油剂脱落率在0.01％。
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本方面作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种粘胶纤维硫酸钠废液再生循环利用工艺