CN110359131B - 一种碳纤维丝及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维丝的制备方法，包括：(1)对原丝进行预处理并加热，得到温度为50‑160℃的碳纤维丝初成品；(2)将粉末涂料通过静电喷涂涂覆在所述碳纤维丝初成品的表面，并加热完成固化或者半固化；(3)将固化或者半固化的粉末涂料进行冷却，收丝卷绕后得到碳纤维丝成品；所述粉末涂料为热固性粉末涂料，固化温度为70‑200℃，平均粒径为1‑20μm。相应的，本发明还提供一种由上述方法制得的碳纤维丝。采用本发明，简化工艺，简化存储条件，所得碳纤维丝在室温之下就可以保存，而且长时间保存也不会发生固化，外观颜色丰富多样，性能稳定。

Description

一种碳纤维丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及纤维制品技术领域，特别涉及一种碳纤维丝及其制备方法。

背景技术

碳纤维是指含炭量在90％以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。碳纤维用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成，是制造航天航空等高技术器材的优良材料。

碳纤维的生产工艺主要包括原丝生产和碳化两个过程：原丝生产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、水洗、上油、烘干收丝等工序。碳化过程主要包括放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆烘干、收丝卷绕等工序。

碳纤维是脆性材料，在后加工过程中容易出现起毛丝等现象。经过上浆过程能够很好的解决这个问题，而上浆烘干一般选用液体的环氧涂料浸润在碳纤维丝表面，容易产生浸润不好等问题。而且，上浆烘干后的碳纤维需要在低温4度左右保存，防止其固化反应，具有储存条件要求高，耗能，储存时间短，使用时间短等缺点。

现有技术中，也有出现将粉末涂料喷涂到碳纤维表面，例如中国专利CN101484628A，其公开一种碳纤维，包括约0.1至约20重量％的一种或多种纳米增强材料。该纳米增强材料选自碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯薄片、纳米丝、元素纳米粒子、二元化合物纳米粒子和配合物纳米粒子。将所述纳米增强材料上浆或用金属涂覆或用热塑性树脂涂覆，以有助于分散、施用或多功能性。

又如：中国专利CN101565893B，其公开一种制造纳米增强碳纤维的丝束或纱线的方法，包括：用粉末涂料涂覆纳米增强材料从而形成粉末涂覆的纳米增强材料，其中所述粉末涂料是热塑性树脂或粘合剂；将多根碳纤维捆扎起来形成丝束或纱线；和将经粉末涂覆的纳米增强材料静电喷洒到所述丝束或纱线上以使所述多根碳纤维与所述经粉末涂覆的纳米增强材料相接触。

由上可知，现有技术都是需要用到纳米增强材料来提高碳纤维的强度和刚度，结构复杂，制作工艺也复杂，成本较高。而且，将粉末涂料涂覆在纳米增强材料上，并非碳纤维的本体，目的在于增强碳纤维的强度和刚度，这样无法实现碳纤维外观颜色多样化。

其次，现有技术利用是的热塑型树脂。然而碳纤维都是用在比较恶劣的环境(高温高湿)，若采用热塑型树脂，在使用的时候，随着温度变化，碳纤维的强度及表面性能都会发生变化，导致性能不稳定。

此外，现有技术虽然采用粉末涂料，但是其涂覆方式为将粉末涂料浸渍后，形成液态的涂料，再涂覆到纳米增强材料上。这样不利于环保，无法实现原料的全部利用，生产过程会产生废弃物。

最后，现有技术利用的粉末涂料主要起到粘合剂的作用，目的在于粘结增强材料，不具有涂层的性能，因此，无法通过粉末涂料就实现增强碳纤维的强度和刚度，也无法丰富外观色彩。倘若该产品需要有外观色彩的变化，需要额外增设涂层。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题在于，提供一种碳纤维丝的制备方法，简化工艺，简化存储条件，所得碳纤维丝在室温之下就可以保存，而且长时间保存也不会发生固化，解决了传统用环氧树脂作为预浸料的低温储存问题。同时本发明的产品具有外观颜色丰富多样，性能稳定。

本发明所要解决的第二个技术问题在于，提供一种碳纤维丝的制备方法，生产效率高，无溶剂参与反应，不释放VOCs，不产生废弃物，有利于环保，且保证安全。

本发明所要解决的第三个技术问题在于，提供一种碳纤维丝，结构简单，能在室温下长时间保存，性能稳定，不含VOCs，是环保产品。

本发明所要解决的第四个问题是目前用环氧树脂作为预浸料制成的碳纤维虽然有很强的拉伸强度，但是由于其比较脆，在抗冲击性能上则非常差。采用本发明所制成的碳纤维制品的具有非常好的韧性。

为达到上述技术效果，本发明提供了一种碳纤维丝的制备方法，包括：

(1)对原丝进行预处理并加热，得到温度为50-160℃的碳纤维丝初成品；

(2)将粉末涂料通过静电喷涂涂覆在所述碳纤维丝初成品的表面，并加热完成固化或者半固化；

(3)将固化后的粉末涂料进行冷却，收丝卷绕后得到碳纤维丝成品；

所述粉末涂料为热固性粉末涂料，固化温度为70-200℃，平均粒径为1-20μm。

作为上述方案的改进，所述粉末涂料为低温固化粉末涂料，固化温度为70-160℃，平均粒径为1-3μm；

所述碳纤维丝初成品的单丝直径为5-20μm。

作为上述方案的改进，所述粉末涂料选用聚酯粉末涂料、聚酯环氧混合型粉末涂料、纯环氧粉末涂料、丙烯酸粉末涂料中的一种或多种。

作为上述方案的改进，步骤(1)包括：

对原丝依次进行放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化以及表面处理，得到碳纤维丝初成品；

将碳纤维丝初成品进行烘干，使碳纤维丝加热到50-160℃。

或者，步骤(1)包括：

对原丝依次进行放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理以及上浆烘干，得到碳纤维丝初成品；

对碳纤维丝初成品进行预热处理，使碳纤维丝加热到50-160℃。

作为上述方案的改进，所述粉末涂料涂覆在所述碳纤维丝初成品的表面的厚度为2-5μm。

作为上述方案的改进，所述碳纤维丝初成品通过红外加热设备或者热风循环设备进行烘干处理；所述碳纤维丝初成品通过红外加热设备或者热风循环设备进行预热处理；所述碳纤维丝初成品通过红外加热设备或者热风循环设备进行加热，完成固化。

作为上述方案的改进，所述红外加热设备为天然气催化裂解产生的红外烘炉或者烘道。

作为上述方案的改进，所述粉末涂料喷涂在碳纤维丝初成品表面的次数为一次或多次，所述粉末涂料为透明粉末涂料或有色粉末涂料。

相应的，本发明还公开了一种由上述的制备方法制成的碳纤维丝。

实施本发明具有如下有益效果：

(1)本发明先将粉末涂料喷涂在碳纤维丝表面，然后使粉末涂料熔融，而不产生固化，再通过加热完成半固化或固化，然后冷却到室温，形成固体的形态。这样所得成品在室温之下就可以保存，而且可以长时间保存而不会出现固化的现象。

(2)本发明选用热固性粉末涂料，将热固性粉末涂料喷涂在碳纤维丝表面后，可以直接在碳纤维上色，且能改善碳纤维的强度、刚度、韧性、耐磨性和耐候性。而且，本发明通过选用静电喷涂，限定粉末涂料的种类和粒径，使得每一根碳纤维丝上，都实现粉末涂料的涂覆，且达到均匀一致的上色效果，满足纺织行业的需求。

(3)本发明采用粉末涂料喷涂，粉末涂料为固态状，无溶剂，100％固含量，可以用静电喷涂的方法施工，简化施工方法。

(4)本发明采用粉末涂料，由于粉末涂料无溶剂，不含有VOCs，是环保型涂料，在制造和施工过程中不会对环境造成污染；由于粉末涂料是100％固含量，可以回收使用，不会产生废弃物；由于粉末涂料不含有溶剂，对制造和施工环境的防火安全要求降低。

(5)本发明采用粉末涂料，可以快速固化，生产效率较液体涂料高。

(6)本发明的粉末涂料附着在碳纤维丝初成品表面后形成厚度为2-5μm的膜，以便在后期的纺织编织过程中可以形成良好的粘结效果，避免涂膜开裂的问题。

附图说明

图1是本发明碳纤维丝的制备方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

现有的碳纤维一般应用到航天航空等高技术器材，较少应用到纺织领域。纺织专用的碳纤维需要一些特定的性能，例如颜色的多样化，方便编织，具有良好的强度、刚度、韧性、耐磨性和耐候性，即使在高温高湿等环境变化时，依旧保持稳定的性能。

为此，本发明提供了一种碳纤维丝的制备方法，由于碳纤维是导电材料，本发明用静电喷涂使粉末涂料附着在碳纤维丝表面，解决了用环氧等其他材料上浆的时候浸润不好的问题。

如图1所示，碳纤维丝的制备方法，包括：

S101、对原丝进行预处理并加热，得到温度为50-160℃的碳纤维丝初成品。

本发明采用静电喷涂使粉末涂料附着在碳纤维丝表面之前，需要对原丝进行预处理并加热，得到温度为50-160℃的碳纤维丝初成品。

该预处理有多种实施方式，具体的，作为一优选的实施例，步骤(1)包括：对原丝依次进行放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化以及表面处理，得到碳纤维丝初成品；将碳纤维丝初成品进行烘干，使碳纤维丝加热到50-160℃。该表面处理主要是将高温碳化过的碳纤维进行清洗，处理掉表面的电解液。

本实施例在碳纤维经过表面处理之后，直接进行烘干，使碳纤维丝加热到50-160℃，再通过静电喷涂使粉末涂料附着在碳纤维丝表面。碳纤维丝在喷涂之前，需要将本身温度提高到50-160℃，粉末涂料喷涂在其表面后发生软化和熔融，而不产生固化。在碳纤维后期加工，如编织，裁剪成型之后，最终定型的时候才使之固化，满足纺织的多样化需求。

更佳的，碳纤维丝加热到80-120℃，使之接近或略高于粉末涂料的熔融温度，保证粉末涂料在后续工艺过程能牢固、均匀地附着在碳纤维丝表面，且进入碳纤维丝的内部。

作为另一优选的实施例，步骤(1)包括：对原丝依次进行放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理以及上浆烘干，得到碳纤维丝初成品；对碳纤维丝初成品进行预热处理，使碳纤维丝加热到50-160℃。

本实施例在碳纤维经过上浆烘干之后，不进行收丝，而直接对碳纤维丝初成品进行预热处理，使碳纤维丝加热到50-160℃，粉末涂料喷涂在其表面后发生软化和熔融，而不产生固化。在碳纤维后期加工，如编织，裁剪成型之后，最终定型的时候才使之固化，满足纺织的多样化需求。

更佳的，碳纤维丝加热到80-120℃，使之接近或略高于粉末涂料的熔融温度，保证粉末涂料在后续工艺过程能牢固、均匀地附着在碳纤维丝表面，且进入碳纤维丝的内部。

碳纤维丝进行烘干或预热处理，可以通过红外加热设备或者热风循环设备进行，红外的加热方式可以是电加热，燃气加热，天然气催化裂解加热，但不限于此。优选的，所述红外加热设备为天然气催化裂解产生的红外烘炉或者烘道，起到理想的节能效果，且能有效的升温以及控温，保证碳纤维丝的温度稳定地处于预设范围之内，从而保证粉末涂料喷涂在其表面后发生熔融，而不产生固化。

S102、将粉末涂料通过静电喷涂涂覆在所述碳纤维丝初成品的表面，并加热完成固化或者半固化。

所述粉末涂料为热固性粉末涂料，其是以热固性合成树脂为成膜物质，在烘干过程中树脂先熔融，再经化学交联后固化成不溶不熔的质地坚硬涂膜。优选的，所述粉末涂料选用聚酯粉末涂料、聚酯环氧混合型粉末涂料、纯环氧粉末涂料、丙烯酸粉末涂料中的一种或多种。所述粉末涂料形成的漆膜外观丰富多样，机械性能及耐腐蚀性优异。

本发明选用热固性粉末涂料，制成的碳纤维丝能适用不同环境，即使在比较恶劣的环境(高温高湿)，也能保持性能稳定。周边温度再高，该涂膜也不会像热塑性涂膜那样软化，而只能发生分解。而现有技术利用是的热塑型树脂，其在使用的时候，随着温度变化，碳纤维的强度及表面性能都会发生变化，导致性能不稳定。

而且，由于热固性粉末涂料所采用的树脂为聚合度较低的预聚物，分子量较低，所以涂膜的流平性较好，具有较好的装饰性，而且低分子量的预聚物经固化后，能形成网状交联的大分子，因而涂膜具有较好防腐性和机械性能。

优选的，所述粉末涂料选用纯环氧粉末涂料。纯环氧粉末涂料具有优异的与碳纤维丝的粘合力、防腐蚀性、硬度、柔韧性和冲击强度。

优选的，所述粉末涂料选用聚酯粉末涂料。聚酯粉末涂料的耐候性、耐紫外光性能优异，另外由于聚酯树脂带有极性基团，所以上粉率高，固化过程中不易泛黄，光泽度高，流平性好，漆膜丰满，颜色浅，因而具有很好的装饰性。

优选的，所述粉末涂料选用聚酯或者丙烯酸粉末涂料，具有优良的耐候性、保色性、耐污染性、涂膜外观优异，装饰效果强。

现有技术都是需要用到纳米增强材料来提高碳纤维的强度和刚度，结构复杂，制作工艺也复杂，成本较高。而且，将粉末涂料涂覆在纳米增强材料上，并非碳纤维的本体，目的在于增强碳纤维的强度和刚度，这样无法实现碳纤维外观颜色多样化。而本发明的目的是能够将涂有完全固化粉末涂料的碳纤维丝去生产各种颜色的碳纤维，以便后期纺织和编织。在色彩上给用户以更多的选择。而对于半固化的涂敷的碳纤维丝可以作为一种替代预浸料，后期成型，可以在更高的温度下加工或者喷涂更高性能的高温固化的各种涂料。

而且，目前用环氧树脂作为预浸料制成的碳纤维虽然有很强的拉伸强度，但是由于其比较脆，在抗冲击性能上则非常差。采用本发明所制成的碳纤维制品的具有非常好的韧性。

由于碳纤维丝的单丝直径为5-20μm左右，且碳纤维的含炭量在90％以上，因此，本发明粉末涂料的固化温度为70-200℃，平均粒径为1-20μm，这样可以使粉末涂料能够均匀的涂敷在碳纤维丝表面。若粉末涂料的粒径小于1μm，在粉末制作的过程中生产效率低，在喷涂的时候容易出现结团的现象。若粉末涂料的粒径大于20μm，则比碳纤维丝粗，不容易在表面形成均匀厚度的涂膜。

优选的，所述粉末涂料为低温固化粉末涂料，固化温度为70-160℃，在不影响碳纤维丝的本身性能的前提下，使得粉末涂料喷涂于碳纤维上面能保持熔融状态，而不产生完全固化。

优选的，所述粉末涂料的平均粒径为1-3μm，保证粉末涂料能够均匀一致的涂敷在每一根碳纤维丝上，能实现在5-20μm直径的碳纤维丝上面形成厚薄一致且均匀的涂膜，达到均匀一致的上色效果。

优选的，所述粉末涂料涂覆在所述碳纤维丝初成品的表面的厚度为2-5μm。因为碳纤维后期还有纺织编织等工艺，若粉末涂料涂覆的厚度＞5μm，会发生涂膜开裂的问题，无法形成良好的粘结的效果。而且，成本也会过高。若粉末涂料涂覆的厚度＜2μm，在实际喷涂过程中则难以实现，成本过高。更佳的，粉末涂料涂覆在所述碳纤维丝初成品的表面的厚度为2-3μm。

此外，所述粉末涂料喷涂在碳纤维丝初成品表面的次数为一次或多次，所述粉末涂料为透明粉末涂料或有色粉末涂料。本发明可以是用透明或者有颜色的粉末涂料，取代上浆剂，实现对碳纤维丝的着色。或者，也可以在传统上浆工艺后，进行粉末涂料的喷涂。一般情况下，可以直接喷涂带颜色的粉末涂料，也可以选择先喷涂一透明底粉，然后再喷涂有颜色的粉末涂料，对碳纤维进行上色。

另一方面，喷涂后的碳纤维丝初成品可以通过红外加热设备或者热风循环设备进行加热，完成固化。红外的加热方式可以是电加热，燃气加热，天然气催化裂解加热，但不限于此。优选的，所述红外加热设备为天然气催化裂解产生的红外烘炉或者烘道，起到理想的节能效果，且能有效的升温以及控温，保证碳纤维丝的温度稳定地处于预设范围之内，从而保证粉末涂料迅速融化并开始流平固化。

综上，烘干加热/预热后的碳纤维丝进入喷房，用喷枪将平均粒径为1-20μm的粉末涂料喷涂在碳纤维丝表面上。粉末涂料会在静电的作用下，被吸附在碳纤维丝表面。由于碳纤维丝是被加热了，喷涂上的粉末涂料会软化，粘接在碳纤维丝表面，喷涂时，需要控制膜厚，喷涂后的碳纤维丝进入固化工序，固化温度为130-160℃，粉末涂料在这里迅速融化并开始流平固化，经过3-5分钟之后，完成固化。

经喷涂后的碳纤维丝具有各种各样的颜色，可以进一步织成各种花纹的碳纤维布，供进一步加工使用。而且，经过粉末涂料喷涂处理后，可以避免碳纤维容易起毛丝等问题。

S103、将固化或者半固化后的粉末涂料进行冷却，收丝卷绕后得到碳纤维丝成品。

固化或者半固化后的粉末涂料冷却到室温，形成固体的形态，可以改善碳纤维的强度、刚度、韧性、耐磨性和耐候性。所得碳纤维丝成品在室温之下就可以保存，而且可以长时间保存而不会出现固化的现象。

相应的，本发明还公开了一种由上述的制备方法制成的碳纤维丝。所述碳纤维丝结构简单，能在室温下长时间保存，性能稳定，不含VOCs，是环保产品。

需要说明的是，制备碳纤维丝的方法同上所述，在此不再赘述。

下面以具体实施例进一步阐述本发明

实施例1

(1)对原丝依次进行放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化，将高温碳化过的碳纤维进行清洗，处理掉表面的电解液；

(2)通过天然气催化裂解产生的红外烘炉或者烘道使碳纤维丝加热到100℃；

(3)烘干加热/预热后的碳纤维丝进入喷房，用喷枪将平均粒径为1μm的有颜色的聚酯粉末涂料喷涂在碳纤维丝表面上，并控制喷涂的膜厚为2μm，粉末涂料在静电的作用下，被吸附在100℃的碳纤维丝表面，粉末涂料发生软化；其中，所述粉末涂料为聚酯粉末涂料；

(4)喷涂后的碳纤维丝进入天然气催化裂解产生的红外烘炉或者烘道，红外烘炉或者烘道的设置温度为160℃，粉末涂料在这里迅速融化并开始流平固化，经过3分钟之后，完成固化。

(5)将固化后的粉末涂料进行冷却，收丝卷绕后得到碳纤维丝成品。

实施例2

(1)对原丝依次进行放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化，将高温碳化过的碳纤维进行清洗，处理掉表面的电解液；

(2)通过天然气催化裂解产生的红外烘炉或者烘道使碳纤维丝加热到100℃；

(3)烘干加热/预热后的碳纤维丝进入喷房，用喷枪将平均粒径为2μm的透明的聚酯粉末涂料喷涂在碳纤维丝表面上，并控制喷涂的膜厚为3μm，粉末涂料在静电的作用下，被吸附在100℃的碳纤维丝表面，粉末涂料发生软化；其中，所述粉末涂料为聚酯环氧混合型粉末涂料；

(4)喷涂后的碳纤维丝进入天然气催化裂解产生的红外烘炉或者烘道，红外烘炉或者烘道的设置温度为160℃，再用喷枪将平均粒径为3μm的有颜色的粉末涂料喷涂在碳纤维丝表面上，粉末涂料在这里迅速融化并开始流平固化，经过4分钟之后，完成固化。

(5)将固化后的粉末涂料进行冷却，收丝卷绕后得到碳纤维丝成品。

实施例3

(1)对原丝依次进行放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化，将高温碳化过的碳纤维进行清洗，处理掉表面的电解液；

(2)通过天然气催化裂解产生的红外烘炉或者烘道使碳纤维丝加热到110℃；

(3)烘干加热/预热后的碳纤维丝进入喷房，用喷枪将平均粒径为3μm的有颜色的环氧粉末涂料喷涂在碳纤维丝表面上，并控制喷涂的膜厚为4μm，粉末涂料在静电的作用下，被吸附在110℃的碳纤维丝表面，粉末涂料发生软化；其中，所述粉末涂料为纯环氧粉末涂料；

(4)喷涂后的碳纤维丝进入天然气催化裂解产生的红外烘炉或者烘道，红外烘炉或者烘道的设置温度为160℃，再用喷枪将平均粒径为4μm的有颜色的粉末涂料喷涂在碳纤维丝表面上，粉末涂料在这里迅速融化并开始流平固化，经过1分钟之后，完成半固化。

(5)将半固化后的粉末涂料进行冷却，收丝卷绕后得到碳纤维丝成品。

实施例4

(1)对原丝依次进行放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理以及上浆烘干；

(2)通过天然气催化裂解产生的红外烘炉或者烘道使碳纤维丝加热到50℃；

(3)烘干加热/预热后的碳纤维丝进入喷房，用喷枪将平均粒径为5μm的透明丙烯酸粉末涂料喷涂在碳纤维丝表面上，并控制喷涂的膜厚为4μm，粉末涂料在静电的作用下，被吸附在50℃的碳纤维丝表面，粉末涂料发生软化；其中，所述粉末涂料为丙烯酸粉末涂料；

(4)喷涂后的碳纤维丝进入天然气催化裂解产生的红外烘炉或者烘道，红外烘炉或者烘道的设置温度为150℃，粉末涂料在这里迅速融化并开始流平固化，经过5分钟之后，完成固化。

(5)将固化后的粉末涂料进行冷却，收丝卷绕后得到碳纤维丝成品。

实施例5

(1)对原丝依次进行放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理以及上浆烘干；

(2)通过天然气催化裂解产生的红外烘炉或者烘道使碳纤维丝加热到70℃；

(3)烘干加热/预热后的碳纤维丝进入喷房，用喷枪将平均粒径为3μm的有颜色的聚酯粉末涂料喷涂在碳纤维丝表面上，并控制喷涂的膜厚为5μm，粉末涂料在静电的作用下，被吸附在100℃的碳纤维丝表面，粉末涂料发生软化；其中，所述粉末涂料为聚酯粉末涂料、丙烯酸粉末涂料的混合物；

(4)喷涂后的碳纤维丝进入天然气催化裂解产生的红外烘炉或者烘道，红外烘炉或者烘道的设置温度为150℃，粉末涂料在这里迅速融化并开始流平固化，经过5分钟之后，完成固化。

(5)将固化后的粉末涂料进行冷却，收丝卷绕后得到碳纤维丝成品。

将实施例1-5所得碳纤维丝做技术检测，结果如下：

综上所述，本发明先将粉末涂料喷涂在碳纤维丝表面，然后使粉末涂料熔融，而不产生固化，然后冷却到室温，形成固体的形态。这样所得成品在室温之下就可以保存，而且可以长时间保存而不会出现固化的现象。

本发明选用热固性粉末涂料，将热固性粉末涂料喷涂在碳纤维丝表面后，可以直接在碳纤维上色，且能改善碳纤维的强度、刚度、韧性、耐磨性和耐候性。而且，本发明通过选用静电喷涂，限定粉末涂料的种类和粒径，使得每一根碳纤维丝上，都实现粉末涂料的涂覆，且达到均匀一致的上色效果，满足纺织行业的需求。

本发明采用粉末涂料喷涂，粉末涂料为固态状，无溶剂，100％固含量，可以用静电喷涂的方法施工，简化施工方法。

本发明采用粉末涂料，由于粉末涂料无溶剂，不含有VOCs，是环保型涂料，在制造和施工过程中不会对环境造成污染；由于粉末涂料是100％固含量，可以回收使用，不会产生废弃物；由于粉末涂料不含有溶剂，对制造和施工环境的防火安全要求降低。

本发明采用粉末涂料，可以快速固化，生产效率较液体涂料高。

本发明的粉末涂料附着在碳纤维丝初成品表面后形成厚度为2-5μm的膜，以便在后期的纺织编织过程中可以形成良好的粘结效果，避免涂膜开裂的问题。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种碳纤维丝的制备方法，其特征在于，包括：

(1)对原丝依次进行放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化以及表面处理，得到碳纤维丝初成品；将碳纤维丝初成品进行烘干，使碳纤维丝加热到50-160℃；

或者,对原丝依次进行放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理以及上浆烘干，得到碳纤维丝初成品；对碳纤维丝初成品进行预热处理，使碳纤维丝加热到50-160℃；

(2)将粉末涂料通过静电喷涂涂覆在所述碳纤维丝初成品的表面，并加热完成固化或者半固化；

(3)将固化或者半固化的粉末涂料进行冷却，收丝卷绕后得到碳纤维丝成品；

所述粉末涂料为低温固化粉末涂料，固化温度为70-160℃，平均粒径为1-3μm；

所述粉末涂料选用聚酯粉末涂料、聚酯环氧混合型粉末涂料、纯环氧粉末涂料、丙烯酸粉末涂料中的一种或多种；

所述碳纤维丝初成品的单丝直径为5-20μm；

所述粉末涂料涂覆在所述碳纤维丝初成品的表面的厚度为2-5μm。

2.如权利要求1所述的碳纤维丝的制备方法，其特征在于，所述碳纤维丝初成品通过红外加热设备或者热风循环设备进行烘干处理；

所述碳纤维丝初成品通过红外加热设备或者热风循环设备进行预热处理；

所述碳纤维丝初成品通过红外加热设备或者热风循环设备进行加热，完成固化或者半固化。

3.如权利要求2所述的碳纤维丝的制备方法，其特征在于，所述红外加热设备为天然气催化裂解产生的红外烘炉或者烘道。

4.如权利要求1所述的碳纤维丝的制备方法，其特征在于，所述粉末涂料喷涂在碳纤维丝初成品表面的次数为一次或多次，所述粉末涂料为透明粉末涂料或有色粉末涂料。

5.一种碳纤维丝，其特征在于，其由权利要求1-4任一项所述的制备方法制成。

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