丙烯酸纤维处理剂及其用途制造技术

本发明专利技术的目的在于提供能够兼顾碳纤维制造中的纤维束的集束性、防止纤维间的熔融粘着及稳定的操作性的丙烯酸纤维处理剂。本发明专利技术的丙烯酸纤维处理剂含有下述通式(1)所示的化合物(A)及重均分子量为8000～25000的聚醚化合物(B)，上述化合物(A)及上述聚醚化合物(B)的合计重量比例为50～99重量％。(式(1)中，R1及R2分别独立地为氢原子或烷基。AO为碳数2～4的氧化烯基。m及n分别独立地为1以上的数值。)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及丙烯酸纤维处理剂及其用途。更详细而言，涉及在制造丙烯酸纤维时使用的处理剂、使用了该处理剂的碳纤维制造用丙烯酸纤维(以下有时称作前体)和使用了该处理剂的碳纤维的制造方法。
技术介绍
碳纤维利用其优异的机械特性而作为与被称作基质树脂的塑料的复合材料用增强纤维，广泛利用在航空宇宙用途、运动用途、普通产业用途等中。作为制造碳纤维的方法，一般的方法是：在200～300℃的氧化性气氛中将前体转变为耐火化纤维，接着，在300～2000℃的不活泼气氛中进行炭化。在这些基于高热的烧成时，会发生单纤维彼此的熔融粘着，从而会有使所得的碳纤维的品质、品位降低的问题。为了防止该熔融粘着，提出过很多对前体赋予以硅酮化合物作为主成分且具有优异的耐热性及基于纤维－纤维间的平滑性的优异的剥离性的硅酮系处理剂、特别是可以利用交联反应进一步提高耐热性的氨基改性硅酮系处理剂的技术(例如专利文献1等)，在工业上得到广泛利用。然而，另一方面，进行了附着处理的硅酮系处理剂会从纤维脱落而变为粘着物，它堆积在前体制造工序中的干燥辊或导向构件等上，从而会有使纤维缠绕或断丝等成为引起操作性降低的原因的问题。另外，在耐火化工序的氧化性气氛中，其一部分会生成氧化硅，在炭化工序的不活泼气氛中使用氮气作为不活泼气体的情况下会生成氮化硅，这些结垢(スケール)发生堆积，会有使操作性或运转性降低、或者导致烧成炉的损伤的问题。此外，硅酮系处理剂所具有的基于纤维－纤维间平滑性的优异的剥离性对于防止单纤维间的熔融粘着有效地发挥作用，但另一方面，在非常多的纤维束同时平行地行进的烧成工序中，各个纤维束宽度因硅酮系处理剂的平滑性而变宽，从而与相邻的纤维束的间隔变窄，根据情况而会因其干扰而有产生绒毛的不良状况。为了避免这些问题，提出过降低了硅酮系化合物的含量的处理剂、不使用硅酮系化合物的处理剂等。例如有以双酚A系的环氧烷加成物的脂肪酸酯作为主成分且降低了氨基改性硅酮的含量的处理剂(例如专利文献2等)、以双酚A的环氧烷加成物的脂肪酸酯作为主成分且不使用硅酮系化合物的处理剂(例如专利文献3等)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002－371477号公报专利文献2：日本特开2005-89884号公报专利文献3：日本特开2004-143645号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，这些处理剂虽然在抑制由硅酮系化合物引起的上述的操作性等问题方面具有效果，但是存在前体缫丝工序中的卷取时及解舒时的纤维束的集束性、以及耐火化工序中的耐火化炉的入口及出口的纤维束的集束性不足的缺点。鉴于该以往的技术背景，本专利技术的目的在于提供能够兼顾碳纤维制造中的纤维束的集束性、防止纤维间的熔融粘着及稳定的操作性的丙烯酸纤维处理剂、使用了该处理剂的碳纤维制造用丙烯酸纤维以及使用了该处理剂的碳纤维的制造方法。用于解决课题的手段本专利技术人等为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现：包含双酚A的环氧烷加成物的脂肪酸酯的以往的处理剂，为了将该酯在水系中乳化而需要大量的非离子性表面活性剂(乳化剂)，在该大量的乳化剂的影响下，前体缫丝工序、耐火化工序中的纤维束的集束性变差。而且发现：若为包含特定的成分作为主成分的处理剂，则可以降低作为处理剂中的乳化剂使用的非离子性表面活性剂及硅酮系化合物的含量，并且可以兼顾碳纤维制造中的纤维束的集束性、防止纤维间的熔融粘着及稳定的操作性，由此达成本专利技术。即，本专利技术的丙烯酸纤维处理剂含有下述通式(1)所示的化合物(A)及重均分子量为8000～25000的聚醚化合物(B)，上述化合物(A)及上述聚醚化合物(B)的合计在处理剂的不挥发成分中所占的重量比例为50～99重量％。[化1](式(1)中，R1及R2分别独立地为氢原子或烷基。AO为碳数2～4的氧化烯基。m及n分别独立地为1以上的数值。)上述化合物(A)与上述聚醚化合物(B)的重量比(A/B)优选为90/10～20/80。本专利技术的丙烯酸纤维处理剂优选还含有下述通式(2)所示的非离子性表面活性剂(C)。[化2]R3-X-[(EO)a/(PO)b]-R4(2)(式(2)中，R3为碳数8～20的烃基。－X－为－O－、－COO－或－CONH－。EO为氧化乙烯基，PO为氧化丙烯基。a及b表示平均加成摩尔数，a为3～20，b为0～6。需要说明的是，EO组和PO组的加成形态可以为嵌段，也可以为无规。R4为氢原子或碳数1～6的烃基。)上述非离子性表面活性剂(C)在处理剂的不挥发成分中所占的重量比例优选为0.5～15重量％。本专利技术的丙烯酸纤维处理剂优选还含有改性硅酮(D)，该改性硅酮(D)具有包含氮原子的改性基团。上述改性硅酮(D)在处理剂的不挥发成分中所占的重量比例优选为5～40重量％。本专利技术的碳纤维制造用丙烯酸纤维为使上述的丙烯酸纤维处理剂附着在碳纤维制造用丙烯酸纤维的原料丙烯酸纤维上进行缫丝而得。本专利技术的碳纤维的制造方法包括：缫丝工序，使上述的丙烯酸纤维处理剂附着在碳纤维制造用丙烯酸纤维的原料丙烯酸纤维上进行缫丝；耐火化处理工序，在200～300℃的氧化性气氛中转变为耐火化纤维；和炭化处理工序，使上述耐火化纤维进一步在300～2000℃的不活泼气氛中炭化。专利技术效果本专利技术的丙烯酸纤维处理剂通过进行使其预先附着在前体上的处理，从而可以兼顾碳纤维制造中的纤维束的集束性、防止纤维间的熔融粘着及稳定的操作性。若使用本专利技术的碳纤维制造用丙烯酸纤维，则可以兼顾碳纤维制造中的纤维束的集束性、防止纤维间的熔融粘着及稳定的操作性。另外，根据本专利技术的碳纤维的制造方法，可以兼顾碳纤维制造中的纤维束的集束性、防止纤维间的熔融粘着及稳定的操作性，可以制造高品质的碳纤维。具体实施方式本专利技术的丙烯酸纤维处理剂是以赋予到碳纤维制造中所使用的丙烯酸纤维(碳纤维的前体)上为目的的处理剂，其是以特定量含有特定的化合物(A)及特定的聚醚化合物(B)作为主成分的处理剂。以下，详细地进行说明。(化合物(A))本专利技术的丙烯酸纤维处理剂中使用的化合物(A)为上述通式(1)所示的化合物，其是具有在包含双酚型骨架的中心部的两端加成有环氧烷的结构的化合物。这样，通过将化合物(A)与后述的聚醚化合物(B)并用，从而可以兼顾碳纤维制造中的纤维束的集束性、防止纤维间的熔融粘着及稳定的操作性。此外，由于化合物(A)具有水溶性，因此不使用作为乳化剂的非离子性表面活性剂即可与水混合。其结果可以防止在前体缫丝工序中的卷取时及解舒时的纤维束的集束性不足、以及耐火化工序中的耐火化炉的入口及出口的纤维束的集束性不足这样的由多用乳化剂所致的弊病。上述通式(1)中，R1及R2分别独立地为氢原子或烷基。烷基的碳数优选为1～2、进一步优选为1。AO为碳数2～4的氧化烯基，优选为碳数2～3的氧化烯基(氧化乙烯基、氧化丙烯基)，更优选为碳数2的氧化乙烯基。m及n分别独立地为1以上的数值，优选为4～20，更优选为4～15，进一步优选为4～10。此外，从进一步发挥本专利技术效果的方面出发，m及n优选为满足m+n＝8～50的数值。m+n优选为8～40，更优选为8～30，进一步优选为8～20，特别优选为10～20。在化合物(A)中，在包含双酚型骨架的中心部的两端加成的环氧烷的加成量无需在中心部的左、右一致，但是，由于上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙烯酸纤维处理剂，其含有下述通式(1)所示的化合物(A)及重均分子量为8000～25000的聚醚化合物(B)，所述化合物(A)及所述聚醚化合物(B)的合计在处理剂的不挥发成分中所占的重量比例为50～99重量％，式(1)中，R1及R2分别独立地为氢原子或烷基，AO为碳数2～4的氧化烯基，m及n分别独立地为1以上的数值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.12 JP 2014-1640451.一种丙烯酸纤维处理剂，其含有下述通式(1)所示的化合物(A)及重均分子量为8000～25000的聚醚化合物(B)，所述化合物(A)及所述聚醚化合物(B)的合计在处理剂的不挥发成分中所占的重量比例为50～99重量％，式(1)中，R1及R2分别独立地为氢原子或烷基，AO为碳数2～4的氧化烯基，m及n分别独立地为1以上的数值。2.根据权利要求1所述的丙烯酸纤维处理剂，其中，所述化合物(A)与所述聚醚化合物(B)的重量比(A/B)为90/10～20/80。3.根据权利要求1或2所述的丙烯酸纤维处理剂，其还含有下述通式(2)所示的非离子性表面活性剂(C)，R3-X-[(EO)a/(PO)b]-R4(2)式(2)中，R3为碳数8～20的烃基，－X－为－O－、－COO－或－CONH－，EO为氧化乙烯基，PO为氧化丙烯基，a及b表示平均加成摩尔数，a为3～20，b为0～6，需要说明的是...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊田俊彦，吉田昌彦，中山武圭，
申请(专利权)人：松本油脂制药株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP