[发明专利]一种适用于高寒地区的碳纤维油剂

说明书

本发明公开了一种适用于高寒地区的碳纤维油剂。该适用于高寒地区的碳纤维油剂为有效成分与水配成的质量浓度在20～30％范围的乳化液，该油剂的特点是选用以聚二甲基硅氧烷为基础成分的有机硅油剂经过表面活性剂的接枝改性，添加了防冻剂、润滑剂及抗静电剂等成分，有效成分在空气环境中以5～10℃/min的速率开始降温，在20℃～‑50℃的降温过程中分散体系的黏度在7.2mPa.s～25mPa.s的范围内变化，透光率为80％‑95％，同时并无破乳及漂油现象的发生，在高寒环境中油剂乳液仍具有稳定性，在0～‑50℃的寒冷环境中可稳定存放8～12个月。

技术领域

本发明涉及碳纤维生产技术领域，具体涉及一种适用于高寒地区的碳纤维油剂。

背景技术

碳纤维原丝油剂性能的好坏是碳纤维生产中关键的技术指标，油剂本身的性能对于原丝的耐磨性能、抗静电性能、表面的光滑程度以及结构的致密程度有着直接的影响。市场对于碳纤维这种高性能材料的需求量越来越大，为扩大产能，生产企业不单布局于沿海地区，开始向国内各地转移。高寒地区严峻的自然环境容易使碳纤维油剂产生凝结、破乳、变质等现象进而影响了碳纤维原丝的性能，针对这一问题，本发明研制一种能适用于高寒地区的碳纤维油剂。

发明内容

本发明目的在于提供一种适用于高寒地区的碳纤维油剂。

实现本发明目的提供技术方案如下：

本发明提供一种适用于高寒地区的碳纤维油剂，碳纤维油剂中，碳纤维油剂有效成分为与水配制而成的质量浓度在20～30％范围的均匀乳化液；碳纤维油剂有效成分中，功能基改性的聚二甲基硅氧烷与乳化剂的重量比为4～9：1～6，助剂占油剂总质量的1～10％。

本发明相对于现有技术相比，具有显著优点为：

1、本发明在普通硅油的成分上接枝改性后保证了油剂在预氧化与碳化阶段耐高温性能，油剂既能起到集束又能防止原丝粘连的作用；在增加了耐寒的表面活性剂、防冻剂之后，使油剂的组分具有高耐寒性，可以在高寒的环境中保持成分、状态及性能的稳定，确保了碳纤维制造过程的顺利进行，该油剂适用于高寒地区碳纤维的生产制备。

2、该碳纤维油剂在空气环境中以5～10℃/min的速率开始降温，在20℃～-50℃的降温过程中分散体系的黏度在7.2mPa.s～25mPa.s的范围内变化，油剂透光率为80％～95％。

具体实施方式

制备适用于高寒地区的碳纤维油剂先将环氧基改性聚硅氧烷、氨基改性聚硅氧烷或聚醚改性聚硅氧烷中的一种或者一种以上的成分进行组合，完成以聚二甲基硅氧烷为主要组分的有机硅油剂的改性，然后将功能基改性的聚二甲基硅氧烷与乳化剂按照4～9：1～6的重量比进行混合。

优选的乳化剂为具有良好的抗结焦能力及抗静电性能的脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚或脂肪胺聚乙二醇醚的一种及其组合，并在此过程高速搅拌并缓慢加入去离子水，而后加入占油剂总质量的1-10％的具有防冻、润滑等性能的助剂，使混合均匀，得到有效成分为与水配制而成的质量浓度在20～30％范围的均匀乳化液。

制备的油剂在空气环境中以5～10℃/min的速率开始降温，在20℃～-50℃的降温过程中分散体系的黏度在7.2mPa.s～25mPa.s的范围内变化，油剂透光率为80％～95％。将该碳纤维油剂放置于在0～-50℃的寒冷环境中，可稳定存放8～12个月。在上油工序的聚丙烯腈原丝的含油率保持在0.5～1.5％，在高温状态的预氧化与碳化阶段含油率控制在0.2～1.0％，油剂对纤维表面起到润滑和保护作用，可减少碳纤维表面和内部的缺陷，油剂的优良且稳定的性质间接保证了聚丙烯腈碳纤维的力学性能。

以下为本发明中多种功能基改性的聚二甲基硅氧烷分子结构通式

a.多种功能基改性的聚二甲基硅氧烷分子结构通式，结构式中R＝—(CH₂)X，其中