碳纖維制造用丙烯酸纖維處理劑、碳纖維制造用丙烯酸纖維及碳纖維的制造方法
【專利摘要】本發明的目的在于，提供一種碳纖維制造用丙烯酸纖維處理劑，處理劑的溶液穩定性優異，通過在制造前體纖維時使用，可以抑制前體的制造工序中的結膠，并且可以抑制燒成工序中的碳纖維的熔接。本發明是必須含有具有包含氮原子的改性基的改性硅酮、和以下述通式(1)表示的酸性磷酸酯的碳纖維制造用丙烯酸纖維處理劑。式(1)中，R1表示碳數為6～22的烷基或烯基。A表示碳數2～4的亞烷基，作為AO表示氧化烯基。n表示氧化烯基的加成摩爾數，是0～20的整數。a和b分別為1或2，是滿足a+b＝3的整數。
【專利說明】碳纖維制造用丙烯酸纖維處理劑、碳纖維制造用丙烯酸纖 維及碳纖維的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及制造碳纖維制造用丙烯酸纖維（以下有時稱作前體）時使用的碳纖維 制造用丙烯酸纖維處理劑（以下有時稱作前體處理劑）、賦予該處理劑后制絲的碳纖維制 造用丙烯酸纖維、以及使用了該處理劑的碳纖維的制造方法。
【背景技術】
[0002] 碳纖維利用其優異的機械特性，作為與被稱作基質樹脂的塑料的復合材料用的加 強纖維，廣泛地用于航空宇宙用途、運動用途、普通產業用途等中。
[0003] 作為制造碳纖維的方法，以下的方法是普遍的方法，即，首先制造前體（有時將該 前體的制造工序稱作制絲工序）。將該前體在200?300°C的氧化性氣氛中轉換為耐火纖 維（以下有時將該工序稱作耐火處理工序），接下來在300?2000°C的不活潑氣氛中進行 碳化（以下有時將該工序稱作碳化處理工序）（以下，有時將耐火處理工序和碳化處理工序 合并稱作燒成工序）。在該前體的制造中要經過以比通常的丙烯酸纖維更高的倍率拉伸的 拉伸工序。此時，容易引起纖維之間的膠著，無法均勻地進行高倍率拉伸，因此會形成不均 勻的前體。將此種前體燒成而得的碳纖維具有無法獲得足夠的強度的問題。另外，在前體 的燒成時，會發生單纖維之間的熔接，從而會有降低所得的碳纖維的品質、品位的問題。
[0004] 為了防止前體的膠著、防止碳纖維的熔接，提出過很多對前體賦予在濕潤時及高 溫環境下纖維-纖維間摩擦低、具有優異的剝離性的硅酮系處理劑、特別是可以利用交聯 反應進一步提高耐熱性的氨基改性硅酮系處理劑的技術（參照專利文獻1?2)，在工業上 得到廣泛的利用。
[0005] 普遍利用的氨基改性硅酮系處理劑是將氨基改性硅油進行水系乳液化后的物質。 在并非自乳化型的氨基改性硅酮的情況下，使用表面活性劑進行水系乳液化。為了對前體 纖維賦予該水系乳液，需要在賦予后除去水分，因而需要從干燥工序通過。其后，再利用拉 伸工序進行熱拉伸，就可以得到以高倍率拉伸了的前體纖維。氨基改性硅酮由于其優異的 熱交聯性，利用干燥工序或拉伸工序中的熱輥也可以促進交聯，容易蓄積輥筒污垢（以后 有時稱作結膠（gum up))，不僅成為導致前體的斷線或起毛的原因，而且為了進行其清掃而 容易引起操作性降低的問題。
[0006] 針對此種問題，例如提出過專利文獻3、專利文獻4那樣的為了抑制結膠而添加抗 氧化劑的處理劑組成。
[0007] 現有技術文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1 :日本特開昭60-181322號公報
[0010] 專利文獻2 :日本特開2001-172879號公報 [0011] 專利文獻3 :日本特開平2-91224號公報 [0012] 專利文獻4 :日本特開平11-012853號公報
【發明內容】
[0013] 發明所要解決的問題
[0014] 如果使用這些添加有抗氧化劑的硅酮系處理劑，則可以抑制上述的干燥工序、拉 伸工序中的硅酮系成分的交聯反應。但是，由于抗氧化劑會促進硅酮系成分的分解，因此硅 酮系處理劑的耐熱性降低。由此，在燒成工序中，無法抑制碳纖維的熔接，從而會有無法獲 得具有足夠的強度的碳纖維的問題。此外如果將抗氧化劑添加到硅酮系處理劑中，則處理 劑乳液溶液的經時穩定性差，會有難以長時間穩定向前體纖維束均勻地賦予的問題。
[0015] 鑒于該以往的技術背景，本發明的目的在于，提供一種碳纖維制造用丙烯酸纖維 處理劑，處理劑的溶液穩定性優異，通過在制造前體纖維時使用，可以抑制前體的制造工序 (制絲工序）中的結膠，并且可以抑制燒成工序中的碳纖維的熔接，并提供賦予該處理劑后 制絲的碳纖維制造用丙烯酸纖維、以及使用了該處理劑的碳纖維的制造方法。
[0016] 用于解決問題的方法
[0017] 本發明人為了解決上述問題進行了深入研究，結果發現，如果是含有具有包含氮 原子的改性基的改性硅酮和具有酸性羥基的特定的酸性磷酸酯的處理劑，就可以解決上述 問題。
[0018] 即，本發明的碳纖維制造用丙烯酸纖維處理劑必須含有具有包含氮原子的改性基 的改性硅酮、和以下述通式（1)表示的酸性磷酸酯。
[0019] [化 1]
[0020]
【權利要求】
1. 一種碳纖維制造用丙烯酸纖維處理劑，其必須含有具有包含氮原子的改性基的改性 硅酮、和以下述通式（1)表示的酸性磷酸酯，
式（1)中，R1表示碳數為6?22的烷基或烯基；A表示碳數2?4的亞烷基，作為A0 表示氧化烯基；η表示氧化烯基的加成摩爾數，是0?20的整數；a和b分別是1或2,是滿 足a+b = 3的整數。
2. 根據權利要求1所述的處理劑，其中， 所述改性硅酮與所述酸性磷酸酯的重量比例（改性硅酮/酸性磷酸酯）為99. 6/0. 4? 90/10。
3. 根據權利要求1或2所述的處理劑，其中， 所述酸性磷酸酯的酸值為15?500mgK0H/g。
4. 根據權利要求1?3中任一項所述的處理劑，其中， 所述改性娃酮中的氮原子的含量為0. 35?3. 2重量％。
5. 根據權利要求1?4中任一項所述的處理劑，其中， 所述改性硅酮為氨基改性硅酮。
6. 根據權利要求1?5中任一項所述的處理劑，其中， 所述改性硅酮在處理劑的不揮發成分中所占的重量比例為50?95重量％。
7. 根據權利要求1?6中任一項所述的處理劑，其還含有非離子性表面活性劑，該表面 活性劑在處理劑的不揮發成分中所占的重量比例為1?40重量％。
8. 根據權利要求1?7中任一項所述的處理劑，其成為分散于水中的乳液。
9. 一種碳纖維制造用丙烯酸纖維，其是在碳纖維制造用丙烯酸纖維的原料丙烯酸纖維 上附著權利要求1?7中任一項所述的處理劑后制絲而得。
10. -種碳纖維的制造方法，包括： 制絲工序，使權利要求1?8中任一項所述的處理劑附著在碳纖維制造用丙烯酸纖維 的原料丙烯酸纖維上，制造碳纖維制造用丙烯酸纖維； 耐火處理工序，將該制絲工序中制造的碳纖維制造用丙烯酸纖維在200?300°C的氧 化性氣氛中轉換為耐火纖維； 以及碳化處理工序，將所述耐火纖維再在300?2000°C的不活潑氣氛中碳化。
【文檔編號】D06M101/28GK104160085SQ201380012043
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年2月14日 優先權日:2012年3月2日
【發明者】橋本善夫, 中山武圭, 高谷淳, 中川干生 申請人:松本油脂制藥株式會社