[发明专利]用于生产高性能碳纤维的聚丙烯睛原丝的表面改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备碳纤维的聚丙烯睛原丝，特别涉及一种用于生产T300型高性能碳纤维的聚丙烯睛原丝的表面改性方法。

背景技术

T300型高性能碳纤维的生产工艺、纺织溶剂、表面处理及上浆剂等的研制已列入国家“火炬计划”和“十一五”高技术产业发展规划。聚丙烯睛原丝(PAN)质量滞后是我国碳纤维质量低、行业发展缓慢缓慢的主要原因。低级PAN原丝因不具备均质化、致密化、高纯化、细晶化和细旦化等综合技术指标，在预氧化处理工艺中会出现毛丝分叉、熔融粘连并丝、局部畜热自燃等工艺缺陷，造成生产中途停机或氧化工序混乱，原丝结构皮芯分化，最终导致碳纤维产品抗拉强度、杨氏模量、伸长率、碳原子轴向排列密度等碳纤维主要性能指标降低。因此，在进行预氧化处理工艺前，应对聚丙烯睛原丝进行表面改性处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于生产高性能碳纤维的聚丙烯睛原丝的表面改性方法，该方法能有效地使聚丙烯睛原丝的表面性质得到有效的改善，使其能更好地满足后续工序的要求，并生产出T300型高性能碳纤维。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：本发明用于生产高性能碳纤维的聚丙烯睛原丝的表面改性方法，包括如下步骤：

a.配制化学处理液，化学处理液的重量份组分为：聚二甲基硅氧烷1.2～2.0∶过硫酸铵0.7～1.5∶太古油1.2～3.0∶抗静电剂PD 0.6～1.5∶去离子水100；

b.用配制好的化学处理液对聚丙烯睛原丝进行化学浴。

本发明的有益效果是，该方法能有效地使聚丙烯睛原丝的表面性质得到有效的改善，可降低聚丙烯睛原丝毛丝分叉率82％，玻璃化温度提高22％，碳化时碳原子轴向结晶率提高18％，因而能更好地满足后续工序的要求，并生产出T300型高性能碳纤维。通过添加氢电子使纤维氰基断裂链解聚，吸氧固氧形成耐热梯形环结构的时空提前，从而可缩短预氧时间26％，有利于降低高性能碳纤维的生产成本。

附图说明

图1是本发明所采用化学浴池的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明。

本发明用于生产高性能碳纤维的聚丙烯睛原丝的表面改性方法，包括如下步骤：

a.配制化学处理液，化学处理液的重量份组分为：聚二甲基硅氧烷1.2～2.0∶过硫酸铵0.7～1.5∶太古油1.2～3.0∶抗静电剂PD 0.6～1.5∶去离子水100；

b.用配制好的化学处理液对聚丙烯睛原丝进行化学浴。

该方法能有效地使聚丙烯睛原丝的表面性质得到有效的改善，可降低聚丙烯睛原丝毛丝分叉率82％，玻璃化温度提高22％，碳化时碳原子轴向结晶率提高18％，因而能更好地满足后续工序的要求，并生产出T300型高性能碳纤维。通过添加氢电子使纤维氰基断裂链解聚，吸氧固氧形成耐热梯形环结构的时空提前，从而可缩短预氧时间26％，有利于降低高性能碳纤维的生产成本。

图1示出了一种化学浴池。参照该图，所述化学浴是在化学浴池10中进行，在由多根陶瓷导辊20组成的陶瓷导辊组导引下，牵引聚丙烯睛原丝通过化学浴池10内的化学处理液进行浸渍。聚丙烯睛原丝的牵伸速率为2～3.5m/min，浸渍时间为1～2min。

实施例1：

化学处理液的组分(重量份)为：聚二甲基硅氧烷1.7∶过硫酸铵1.1∶太古油2.3∶抗静电剂PD 1.2∶去离子水100。化学浴聚丙烯睛原丝牵伸速率为2.8m/min，浸渍时间为1.6min。聚丙烯睛原丝毛丝分叉率降低82％，玻璃化温度提高22％，碳化时碳原子轴向结晶率提高18％，缩短预氧时间26％。

实施例2：

化学处理液的组分(重量份)为：聚二甲基硅氧烷1.2∶过硫酸铵0.7∶太古油1.2∶抗静电剂1.5∶去离子水100。化学浴聚丙烯睛原丝牵伸速率为3.5m/min，浸渍时间为1min。聚丙烯睛原丝毛丝分叉率降低78％，玻璃化温度提高19％，碳化时碳原子轴向结晶率提高15％，缩短预氧时间19％。

实施例3：

化学处理液的组分(重量份)为：聚二甲基硅氧烷2.0∶过硫酸铵1.5∶太古油3.0∶抗静电剂0.6∶去离子水100。化学浴聚丙烯睛原丝牵伸速率为2m/min，浸渍时间为2min。聚丙烯睛原丝毛丝分叉率降低79％，玻璃化温度提高20％，碳化时碳原子轴向结晶率提高16％，缩短预氧时间20。