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JP7835962B2 - Treatment agents for carbon fiber precursors and their applications - Google Patents
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JP7835962B2 - Treatment agents for carbon fiber precursors and their applications - Google Patents

Treatment agents for carbon fiber precursors and their applications

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Description

本発明は、炭素繊維前駆体用処理剤及びその用途に関する。より詳しくは、炭素繊維前駆体を製造する際に使用する処理剤と、該処理剤を用いた炭素繊維前駆体(以下、プレカーサーと称することがある)と、該処理剤を用いた炭素繊維の製造方法とに関する。This invention relates to a treatment agent for carbon fiber precursors and its applications. More specifically, it relates to a treatment agent used in the production of carbon fiber precursors, a carbon fiber precursor using the treatment agent (hereinafter sometimes referred to as a precursor), and a method for producing carbon fiber using the treatment agent.

炭素繊維はその優れた機械的特性を利用して、マトリックス樹脂と称されるプラスチックとの複合材料用の補強繊維として、航空宇宙用途、スポーツ用途、一般産業用途等に幅広く利用されている。
炭素繊維を製造する方法としては、まず炭素繊維前駆体を製造する(この製造工程を製糸工程と称することがある)。この炭素繊維前駆体を200~300℃の酸化性雰囲気中で耐炎化繊維に転換し(この工程を以下、耐炎化処理工程と称することがある)、続いて300~2000℃の不活性雰囲気中で炭素化する(この工程を以下、炭素化処理工程と称することがある)方法が一般的である(以下、耐炎化処理工程と炭素化処理工程をあわせて、焼成工程と称することがある)。このような焼成工程において単繊維同士の融着が発生し、毛羽や糸切れの問題を引き起こしやすく、生産性向上の障害となっていた。
Carbon fiber, with its excellent mechanical properties, is widely used as a reinforcing fiber in composite materials with plastics called matrix resins, in applications such as aerospace, sports, and general industrial use.
The general method for manufacturing carbon fibers involves first producing a carbon fiber precursor (this manufacturing process is sometimes called the yarn spinning process). This carbon fiber precursor is then converted into flame-resistant fibers in an oxidizing atmosphere at 200-300°C (this process is sometimes referred to as the flame-retardant treatment process), and subsequently carbonized in an inert atmosphere at 300-2000°C (this process is sometimes referred to as the carbonization treatment process). (Hereafter, the flame-retardant treatment process and the carbonization treatment process together are sometimes referred to as the firing process.) In such a firing process, fusion of individual fibers occurs, which tends to cause problems such as fuzzing and yarn breakage, hindering productivity improvements.

焼成工程における単繊維同士の融着を防止するために、炭素繊維前駆体の製造時にシリコーン系処理剤を付与しており、処理剤を均一に付与するために水系のエマルションにして付与する技術が多数提案されている。(特許文献1~2参照)To prevent the fusion of individual fibers during the firing process, a silicone-based treatment agent is applied during the production of the carbon fiber precursor. Numerous techniques have been proposed to apply the treatment agent uniformly in the form of an aqueous emulsion. (See Patent Documents 1-2)

日本国特開2012-46855号公報Japanese Patent Publication No. 2012-46855 日本国特開2016-17231号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-17231

しかし、このような処理剤を付与し製造された炭素繊維前駆体を長期間保存した際、炭素繊維前駆体の経時劣化を引き起こす問題があった。そのため、長期間保存した炭素繊維前駆体を焼成して炭素繊維を製造した場合、焼成工程で毛羽が発生し、焼成後の炭素繊維強度が低下する等の問題があった。
かかる従来の技術背景に鑑み、本発明の目的は、処理剤を付与し製造された炭素繊維前駆体を長期間保存した際、炭素繊維前駆体の劣化を抑制できる炭素繊維前駆体用処理剤、該処理剤を用いた炭素繊維前駆体及び該処理剤を用いた炭素繊維の製造方法を提供することにある。
However, when carbon fiber precursors produced with such treatment agents were stored for long periods, there was a problem of deterioration of the carbon fiber precursors over time. Therefore, when carbon fiber was produced by firing carbon fiber precursors that had been stored for a long period, problems arose such as the generation of fluff during the firing process and a decrease in the strength of the carbon fiber after firing.
In view of the above prior art background, the object of the present invention is to provide a carbon fiber precursor treatment agent that can suppress the deterioration of carbon fiber precursors when carbon fiber precursors manufactured by applying the treatment agent are stored for a long period of time, a carbon fiber precursor using the treatment agent, and a method for producing carbon fiber using the treatment agent.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、アミノ基を有するシリコーン(A)、及びジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)を含有し、特定の条件1及び特定の条件2から選ばれる少なくとも1つを満たす、炭素繊維前駆体用処理剤であれば、炭素繊維前駆体用処理剤を付与し製造された炭素繊維前駆体を長期間保存した際、炭素繊維前駆体の劣化を抑制できることを見出し、本願発明に到達した。As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors have found that a carbon fiber precursor treatment agent containing a silicone having an amino group (A) and an aromatic compound having a diphenylmethane skeleton (B), and satisfying at least one selected from specific condition 1 and specific condition 2, can suppress the deterioration of carbon fiber precursors when carbon fiber precursors produced with the treatment agent are stored for a long period of time, thus arriving at the present invention.

すなわち、本発明の炭素繊維前駆体用処理剤は以下の実施態様が含まれる。
<1>
アミノ基を有するシリコーン(A)及びジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)を含有し、下記条件1及び下記条件2から選ばれる少なくとも1つを満たす、炭素繊維前駆体用処理剤。
条件1:前記処理剤の酸価が0.1~30mgKOH/gである。
条件2:ブレンステッド酸化合物(D)を含有し、前記処理剤の不揮発分に占めるブレンステッド酸化合物(D)の割合が、0.05~10重量%である。
<2>
前記芳香族化合物(B)がオキシアルキレン基を有する芳香族化合物を含有する、<1>に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
<3>
前記芳香族化合物(B)がビスフェノールA骨格及びビスフェノールF骨格から選ばれる少なくとも1種を有する芳香族化合物を含有する、<1>又は<2>に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
<4>
脂肪族(ポリ)オキシアルキレン誘導体(C)を含有する、<1>~<3>のいずれかに記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
<5>
ブレンステッド酸化合物(D)を含有する、<1>~<4>のいずれかに記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
<6>
前記条件1及び前記条件2を満たす、<1>~<5>のいずれかに記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
<7>
アセチレン系化合物(E)を含有する、<1>~<6>のいずれかに記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
<8>
前記処理剤の不揮発分に占める、前記芳香族化合物(B)の割合が、10~99重量%である、<1>~<7>のいずれかに記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
<9>
炭素繊維前駆体の原料炭素繊維前駆体に、<1>~<8>のいずれかに記載の炭素繊維前駆体用処理剤を付着させてなる、炭素繊維前駆体。
<10>
<9>に記載の炭素繊維前駆体を、耐炎化繊維に転換する耐炎化処理工程と、前記耐炎化繊維をさらに炭化させる炭素化処理工程とを含む、炭素繊維の製造方法。
In other words, the carbon fiber precursor treatment agent of the present invention includes the following embodiments.
<1>
A treatment agent for carbon fiber precursors, comprising a silicone having an amino group (A) and an aromatic compound having a diphenylmethane skeleton (B), and satisfying at least one selected from the following conditions 1 and 2.
Condition 1: The acid value of the treatment agent is 0.1 to 30 mg KOH/g.
Condition 2: The treatment agent contains Brønsted acid compound (D), and the proportion of Brønsted acid compound (D) in the non-volatile content of the treatment agent is 0.05 to 10% by weight.
<2>
The carbon fiber precursor treatment agent according to <1>, wherein the aromatic compound (B) contains an aromatic compound having an oxyalkylene group.
<3>
The carbon fiber precursor treatment agent according to <1> or <2>, wherein the aromatic compound (B) contains an aromatic compound having at least one selected from a bisphenol A skeleton and a bisphenol F skeleton.
<4>
A treatment agent for carbon fiber precursors according to any one of <1> to <3>, comprising an aliphatic (poly)oxyalkylene derivative (C).
<5>
A treatment agent for carbon fiber precursors according to any one of <1> to <4>, comprising a Brønsted acid compound (D).
<6>
A treatment agent for carbon fiber precursors according to any one of <1> to <5>, which satisfies the above conditions 1 and 2.
<7>
A treatment agent for carbon fiber precursors according to any one of <1> to <6>, comprising an acetylene compound (E).
<8>
A treatment agent for carbon fiber precursors according to any one of <1> to <7>, wherein the proportion of the aromatic compound (B) in the nonvolatile content of the treatment agent is 10 to 99% by weight.
<9>
A carbon fiber precursor is obtained by attaching a carbon fiber precursor raw material to a carbon fiber precursor and a carbon fiber precursor treatment agent described in any of <1> to <8>.
<10>
A method for producing carbon fibers, comprising a flame-retardant treatment step of converting the carbon fiber precursor described in <9> into flame-retardant fibers, and a carbonization treatment step of further carbonizing the flame-retardant fibers.

本発明の炭素繊維前駆体用処理剤は、処理剤を付与し製造された炭素繊維前駆体を長期間保存した場合であっても、炭素繊維前駆体の劣化を抑制でき、長期間保管した炭素繊維前駆体を使用した場合であっても優れた物性の炭素繊維が得られる。
本発明の炭素繊維前駆体及び炭素繊維の製造方法は、長期間保管した炭素繊維前駆体を使用した場合であっても優れた物性の炭素繊維が得られる。
The carbon fiber precursor treatment agent of the present invention can suppress the deterioration of carbon fiber precursors even when the carbon fiber precursors produced with the treatment agent are stored for a long period of time, and carbon fibers with excellent physical properties can be obtained even when using carbon fiber precursors that have been stored for a long period of time.
The carbon fiber precursor and carbon fiber manufacturing method of the present invention can produce carbon fibers with excellent physical properties even when using a carbon fiber precursor that has been stored for a long period of time.

本発明の炭素繊維前駆体用処理剤(以下、単に処理剤ということがある。)の各成分について説明する。
〔アミノ基を有するシリコーン(A)〕
本発明の処理剤は、アミノ基を有するシリコーン(A)を含有する。アミノ基を有するシリコーン(A)は、主鎖が無機のシロキサン結合(-Si-O-Si-)であり、側鎖及び/又は末端にアミノ基を有する有機基を有するものであれば特に限定はなく、アミノ基を有するシリコーン(A)としては、アミノ変性シリコーン、アミノポリエーテル変性シリコーン等が挙げられ、本願効果を奏する点で、アミノ変性シリコーンを含むとより好ましい。
なお、アミノポリエーテル変性シリコーンはアミノ基(アミノ基を有する有機基を含む)及びポリエーテル基(ポリオキシアルキレン基を有する有機基を含む)を有するシリコーンである。アミノ変性シリコーン、アミノポリエーテル変性シリコーンとしては公知のものが使用できる。アミノ基を有するシリコーン(A)は1種又は2種以上を用いても良い。
The components of the carbon fiber precursor treatment agent (hereinafter sometimes simply referred to as the treatment agent) of the present invention will now be described.
[Silicone containing amino groups (A)]
The treatment agent of the present invention contains an amino group-containing silicone (A). The amino group-containing silicone (A) is not particularly limited as long as the main chain is an inorganic siloxane bond (-Si-O-Si-) and has an organic group having an amino group in the side chain and/or terminal. Examples of amino group-containing silicone (A) include amino-modified silicone and amino polyether-modified silicone, and it is more preferable to include an amino-modified silicone in order to achieve the effects of the present invention.
Furthermore, aminopolyether-modified silicone is a silicone having amino groups (including organic groups having amino groups) and polyether groups (including organic groups having polyoxyalkylene groups). Known amino-modified silicones and aminopolyether-modified silicones can be used. One or more types of silicone (A) having amino groups may be used.

アミノ基を有するシリコーン(A)の25℃での動粘度は、繊維への均一付着性、処理剤の飛散抑制性及び繊維への集束性付与の点で、50~20000mm/sが好ましい。該動粘度の上限は、より好ましくは15000mm/s、さらに好ましくは12000mm/s、特に好ましくは10000mm/s、最も好ましくは3000mm/sである。一方、該動粘度の下限は、より好ましくは100mm/s、さらに好ましくは150mm/s、特に好ましくは200mm/sである。また、例えば100~15000mm/sがより好ましく、150~10000mm/sがさらに好ましく、200~3000mm/sが特に好ましい。 The kinematic viscosity of the amino group-containing silicone (A) at 25°C is preferably 50 to 20,000 mm² /s in terms of uniform adhesion to fibers, suppression of treatment agent scattering, and imparting of bundle properties to fibers. The upper limit of the kinematic viscosity is more preferably 15,000 mm² /s, even more preferably 12,000 mm² /s, particularly preferably 10,000 mm² /s, and most preferably 3,000 mm² /s. On the other hand, the lower limit of the kinematic viscosity is more preferably 100 mm² /s, even more preferably 150 mm² /s, and particularly preferably 200 mm² /s. Also, for example, 100 to 15,000 mm² /s is more preferable, 150 to 10,000 mm² /s is even more preferable, and 200 to 3,000 mm² /s is particularly preferable.

アミノ基を有するシリコーン(A)の変性基であるアミノ基(アミノ基を有する有機基を含む)は、主鎖であるシリコーンの側鎖と結合していてもよいし、末端と結合していてもよいし、また両方と結合していてもよいが、耐炎化処理工程での繊維保護の観点から、側鎖と結合している(側鎖にアミノ基を有する)方が好ましい。また、そのアミノ基は、モノアミン型、ジアミン型、ポリアミン型のいずれであってもよく、1分子中に両者が併存していてもよいが、耐炎化処理工程で繊維束内部にまで処理剤を均一に付与し、かつ、処理剤を皮膜化させて繊維を保護する点から、モノアミン型又はジアミン型が好ましく、ジアミン型がより好ましい。The amino group (including an organic group having an amino group), which is a modifying group of the silicone (A) having an amino group, may be bonded to the side chain of the main chain silicone, to the end, or to both. However, from the viewpoint of protecting the fibers in the flame-retardant treatment process, it is preferable that it is bonded to the side chain (having an amino group on the side chain). Furthermore, the amino group may be of the monoamine type, diamine type, or polyamine type, and both may coexist in one molecule. However, from the viewpoint of uniformly applying the treatment agent to the inside of the fiber bundle in the flame-retardant treatment process and protecting the fibers by forming a film of the treatment agent, the monoamine type or diamine type is preferred, and the diamine type is more preferred.

アミノ基を有するシリコーン(A)のアミノ当量は、繊維間の膠着や融着の防止の点から、300~10000g/molが好ましい。該アミノ当量の上限は、より好ましくは9500g/mol、さらに好ましくは9000g/mol、特に好ましくは8000g/molである。一方、該アミノ当量の下限は、より好ましくは500g/mol、さらに好ましくは1000g/mol、特に好ましくは1500g/molである。また、例えば500~9000g/molがより好ましく、1000~8000g/molがさらに好ましい。
ここで、アミノ当量とは、アミノ基又はアンモニウム基1個当たりのシロキサン骨格の質量を意味している。表記単位のg/molはアミノ基又はアンモニウム基1mol当たりに換算した値である。従って、アミノ当量の値が小さいほど分子内でのアミノ基又はアンモニウム基の比率が高いことを示している。
The amino equivalent of the amino group-containing silicone (A) is preferably 300 to 10,000 g/mol, from the viewpoint of preventing adhesion and fusion between fibers. The upper limit of the amino equivalent is more preferably 9,500 g/mol, even more preferably 9,000 g/mol, and particularly preferably 8,000 g/mol. On the other hand, the lower limit of the amino equivalent is more preferably 500 g/mol, even more preferably 1,000 g/mol, and particularly preferably 1,500 g/mol. Also, for example, 500 to 9,000 g/mol is more preferable, and 1,000 to 8,000 g/mol is even more preferable.
Here, amino equivalent refers to the mass of the siloxane skeleton per amino group or ammonium group. The unit g/mol is the value converted to per mole of amino or ammonium groups. Therefore, a smaller amino equivalent value indicates a higher proportion of amino or ammonium groups within the molecule.

アミノ基を有するシリコーン(A)は、アミノ当量や動粘度(25℃)の異なる複数のアミノ基を有するシリコーンを併用してもよい。2種以上のアミノ基を有するシリコーンを用いる場合、上記アミノ当量はアミノ基を有するシリコーン(A)全体(混合物)のアミノ当量を意味し、上記の25℃における動粘度はアミノ基を有するシリコーン(A)全体(混合物)の動粘度を意味する。The amino group-containing silicone (A) may be a combination of multiple amino group-containing silicones with different amino equivalents and kinematic viscosities (at 25°C). When using two or more amino group-containing silicones, the above amino equivalent refers to the total amino equivalent of the amino group-containing silicone (A) (mixture), and the above kinematic viscosity at 25°C refers to the total kinematic viscosity of the amino group-containing silicone (A) (mixture).

アミノ基を有するシリコーン(A)としては、例えば、下記一般式(1)で示す化合物を挙げることができる。Examples of silicones (A) having an amino group include the compound shown in the following general formula (1).

(式(1)中、Rは炭素数が1~20のアルキル基を示す。Rは下記一般式(2)で示される基である。Rは、R、R又は-OR(Rは水素原子又は炭素数が1~6のアルキル基)である。aは1≦a≦10000、bは0≦b≦1000である。ただし、b=0の場合、Rのうち少なくとも1つは下記一般式(2)で示される基である。a及びbで括られた各繰り返し単位の順序は限定されず、結合様式は、交互であっても、ブロックであっても、ランダムであってもよい。) (In formula (1), R1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. R2 is a group represented by the general formula (2) below. R3 is R1 , R2 , or -OR9 ( R9 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms). a is 1 ≤ a ≤ 10000, and b is 0 ≤ b ≤ 1000. However, if b = 0, at least one of R3 is a group represented by the general formula (2) below. The order of each repeating unit enclosed by a and b is not limited, and the bonding pattern may be alternating, block-based, or random.)

式(1)中、Rは、好ましくは炭素数が1~10のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1~5のアルキル基であり、さらに好ましくはメチル基である。なお、式(1)における複数のRは、同一であっても、異なっていてもよい。Rは、R、R又は-ORで示される基であり、好ましくはRである。なお、式(1)における複数のRは、同一であっても、異なっていてもよい。
は、水素原子又は炭素数が1~6のアルキル基であり、好ましくは水素原子又は炭素数1~4のアルキル基であり、さらに好ましくは水素原子又はメチル基である。aは、1~10000の数であり、好ましくは30~5000であり、さらに好ましくは50~2000である。bは、0~1000の数であり、好ましくは1~500であり、さらに好ましくは2~100である。
In formula (1), R1 is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and even more preferably a methyl group. The multiple R1s in formula (1) may be the same or different. R3 is a group represented by R1 , R2 , or -OR9 , and is preferably R1 . The multiple R9s in formula (1) may be the same or different.
R9 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group. a is a number from 1 to 10000, preferably 30 to 5000, and more preferably 50 to 2000. b is a number from 0 to 1000, preferably 1 to 500, and more preferably 2 to 100.

式(2)中、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数が1~6のアルキレン基であり、好ましくは炭素数1~3のアルキレン基である。R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数が1~10のアルキル基であり、好ましくは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基であり、さらに好ましくは水素原子である。cは0~6の数であり、好ましくは0~3であり、さらに好ましくは0~1である。 In formula (2), R4 and R6 are each independently an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms. R5 , R7 and R8 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom. c is a number from 0 to 6, preferably 0 to 3, and more preferably 0 to 1.

〔ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)〕
本発明の処理剤は、ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)(以下、芳香族化合物(B)ということがある。)を含有する。芳香族化合物(B)はジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物であれば特に限定はないが、本願効果を奏する点で、水酸基とジフェニルメタン骨格とを有する芳香族化合物にアルキレンオキサイドを付加させた構造の化合物(B-1)、及びジフェニルメタン骨格及びエステル基を有する芳香族化合物(B-2)から選ばれる少なくとも1種が好ましく、水酸基とジフェニルメタン骨格とを有する芳香族化合物にアルキレンオキサイドを付加させた構造の化合物(B-1)がより好ましい。ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)は1種又は2種以上を用いても良い。
[Aromatic compounds having a diphenylmethane skeleton (B)]
The treatment agent of the present invention contains an aromatic compound (B) having a diphenylmethane skeleton (hereinafter sometimes referred to as aromatic compound (B)). Aromatic compound (B) is not particularly limited as long as it is an aromatic compound having a diphenylmethane skeleton, but in terms of achieving the effects of the present invention, at least one selected from a compound (B-1) having a structure in which an alkylene oxide is added to an aromatic compound having a hydroxyl group and a diphenylmethane skeleton, and an aromatic compound (B-2) having a diphenylmethane skeleton and an ester group is preferred, and a compound (B-1) having a structure in which an alkylene oxide is added to an aromatic compound having a hydroxyl group and a diphenylmethane skeleton is more preferred. One or more aromatic compounds (B) having a diphenylmethane skeleton may be used.

ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)の主骨格としては、例えばジフェニルメタンが挙げられ、より好ましくはビスフェノールが挙げられる。ビスフェノールの具体例としては、例えばビスフェノールA、AP、AF、B、BP、C、E、F、G、M、S、P、PH、TMC、Z等が挙げられる。これらの中でも、耐炎化時の集束性を向上させる点で、ビスフェノールA骨格、ビスフェノールB骨格、ビスフェノールE骨格及びビスフェノールF骨格から選ばれる少なくとも1種が好ましく、ビスフェノールA骨格及びビスフェノールF骨格から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。As the main skeleton of the aromatic compound (B) having a diphenylmethane skeleton, for example, diphenylmethane is used, and more preferably bisphenol. Specific examples of bisphenols include bisphenol A, AP, AF, B, BP, C, E, F, G, M, S, P, PH, TMC, Z, etc. Among these, at least one selected from the bisphenol A skeleton, bisphenol B skeleton, bisphenol E skeleton, and bisphenol F skeleton is preferred in terms of improving the convergence properties during flame retardation, and at least one selected from the bisphenol A skeleton and bisphenol F skeleton is more preferred.

ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)は、オキシアルキレン基を有する芳香族化合物を含有すると、乳化安定性の点で好ましい。ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)が有するオキシアルキレン基としては、オキシエチレン基及びオキシプロピレン基から選ばれる少なくとも1種が好ましく、オキシエチレン基、又は、オキシエチレンオキシプロピレン基が好ましく、オキシエチレン基がさらに好ましい。Aromatic compound (B) having a diphenylmethane skeleton is preferable in terms of emulsification stability if it contains an aromatic compound having an oxyalkylene group. The oxyalkylene group in aromatic compound (B) having a diphenylmethane skeleton is preferably at least one selected from an oxyethylene group and an oxypropylene group, with an oxyethylene group or an oxyethyleneoxypropylene group being preferred, and an oxyethylene group being even more preferred.

水酸基とジフェニルメタン骨格とを有する芳香族化合物にアルキレンオキサイドを付加させた構造の化合物(B-1)としては、ジフェニルメタン骨格及びエステル基を有する芳香族化合物(B-2)以外のものであれば特に限定はないが、耐炎化時の集束性を向上させる点でビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノールBアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノールEアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノールFアルキレンオキサイド付加物が好ましく、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールEアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノールFアルキレンオキサイド付加物がより好ましく、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物がさらに好ましい。The compound (B-1), which has a structure in which an alkylene oxide is added to an aromatic compound having a hydroxyl group and a diphenylmethane skeleton, is not particularly limited as long as it is not an aromatic compound (B-2) having a diphenylmethane skeleton and an ester group. However, in terms of improving the convergence during flame resistance, bisphenol A alkylene oxide adduct, bisphenol B alkylene oxide adduct, bisphenol E alkylene oxide adduct, and bisphenol F alkylene oxide adduct are preferred, bisphenol A ethylene oxide adduct, bisphenol E alkylene oxide adduct, and bisphenol F alkylene oxide adduct are more preferred, and bisphenol A ethylene oxide adduct is even more preferred.

水酸基とジフェニルメタン骨格とを有する芳香族化合物にアルキレンオキサイドを付加させた構造の化合物(B-1)におけるアルキレンオキサイドの付加モル数としては、2~60モルが好ましい。該付加モル数の上限は、30モルがより好ましく、18モルがさらに好ましく、10モルが特に好ましい。一方、該付加モル数の下限は、4モルがより好ましく、6モルがさらに好ましく、8モルが特に好ましい。また、例えば4~18モルがより好ましく、6~18モルが特に好ましい。
アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドから選ばれる少なくとも1種を含むと好ましく、エチレンオキサイドを含むとより好ましい。アルキレンオキサイドはランダム付加であっても、ブロック付加であっても良い。
In compound (B-1), which has a structure in which an alkylene oxide is added to an aromatic compound having a hydroxyl group and a diphenylmethane skeleton, the number of moles of alkylene oxide added is preferably 2 to 60 moles. The upper limit of the number of moles added is more preferably 30 moles, even more preferably 18 moles, and particularly preferably 10 moles. On the other hand, the lower limit of the number of moles added is more preferably 4 moles, even more preferably 6 moles, and particularly preferably 8 moles. Also, for example, 4 to 18 moles is more preferably, and 6 to 18 moles is particularly preferably.
The alkylene oxide preferably contains at least one selected from ethylene oxide and propylene oxide, and more preferably contains ethylene oxide. The alkylene oxide may be added randomly or in a blocked manner.

ジフェニルメタン骨格及びエステル基を有する芳香族化合物(B-2)としては、ジフェニルメタン骨格及びエステル基を有するものであれば特に限定はないが、例えば、ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物と脂肪族カルボン酸とのエステル等が挙げられる。ジフェニルメタン骨格及びエステル基を有する芳香族化合物(B-2)は1種又は2種以上を用いてもよい。The aromatic compound (B-2) having a diphenylmethane skeleton and an ester group is not particularly limited as long as it has a diphenylmethane skeleton and an ester group, but examples include esters of aromatic compounds having a diphenylmethane skeleton and aliphatic carboxylic acids. One or more aromatic compounds (B-2) having a diphenylmethane skeleton and an ester group may be used.

ジフェニルメタン骨格及びエステル基を有する芳香族化合物(B-2)を構成する脂肪族カルボン酸としては、特に限定はないが、炭素数4~24の脂肪族モノカルボン酸、炭素数4~24の脂肪族ポリカルボン酸等が挙げられる。脂肪族カルボン酸は飽和であっても不飽和であってもよく、直鎖であっても分岐であってもよい。The aliphatic carboxylic acid constituting the aromatic compound (B-2) having a diphenylmethane skeleton and an ester group is not particularly limited, but examples include aliphatic monocarboxylic acids having 4 to 24 carbon atoms and aliphatic polycarboxylic acids having 4 to 24 carbon atoms. The aliphatic carboxylic acid may be saturated or unsaturated, and may be linear or branched.

炭素数4~24の脂肪族モノカルボン酸としては、ペンタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、2-エチルヘキサン酸、オクチル酸、デカン酸、ドデカン酸(ラウリン酸)、トリデカン酸、イソトリデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸(ステアリン酸)、イソオクタデカン酸(イソステアリン酸)、ヒドロキシオクタデカン酸、12-ヒドロキシオクタデカン酸(12-ヒドロキシステアリン酸)、オクタデセン酸、ヒドロキシオクタデセン酸、オクタデカジエン酸、オクタデカトリエン酸、ドコサン酸(ベヘニン酸)、テトラコサン酸、ヘキサコサン酸、オクタドコサン酸、オクタコサン酸、リシノール酸、オレイン酸、イソステアリン酸、イソアラキン酸等が挙げられ、前記アミノ基を有するシリコーン(A)との相溶性の点でデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸が好ましい。Examples of aliphatic monocarboxylic acids having 4 to 24 carbon atoms include pentanoic acid, hexanoic acid, octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, octicic acid, decanoic acid, dodecanoic acid (lauric acid), tridecanoic acid, isotridecanoic acid, hexadecanoic acid, octadecanoic acid (stearic acid), isooctadecanoic acid (isostearic acid), hydroxyoctadecanoic acid, 12-hydroxyoctadecanoic acid (12-hydroxystearic acid), octadecenoic acid, hydroxyoctadecenoic acid, octadecadienoic acid, octadecatrienoic acid, docosanic acid (behenic acid), tetracosanic acid, hexacosanic acid, octadocosanoic acid, octacosanic acid, ricinoleic acid, oleic acid, isostearic acid, isoarachinic acid, etc. Decanoic acid, dodecanoic acid, and tridecanoic acid are preferred in terms of compatibility with the aforementioned amino group-containing silicone (A).

炭素数4~24の脂肪族ポリカルボン酸としては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸等が挙げられ、耐炎化時の集束性を向上させる点で、コハク酸、アジピン酸が好ましい。Examples of aliphatic polycarboxylic acids having 4 to 24 carbon atoms include succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, mesaconic acid, and citraconic acid. Succinic acid and adipic acid are preferred in that they improve the convergence properties during flame resistance.

ジフェニルメタン骨格及びエステル基を有する芳香族化合物(B-2)としては例えば、ビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物と脂肪酸とのジエステル、ビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物と脂肪酸とのモノエステル、ビスフェノールBアルキレンオキサイド付加物と脂肪酸とのジエステル、ビスフェノールBアルキレンオキサイド付加物と脂肪酸とのモノエステル、ビスフェノールEアルキレンオキサイド付加物と脂肪酸とのジエステル、ビスフェノールEアルキレンオキサイド付加物と脂肪酸とのモノエステル、ビスフェノールFアルキレンオキサイド付加物と脂肪酸とのジエステル、ビスフェノールFアルキレンオキサイド付加物と脂肪酸とのモノエステル等が挙げられる。これらの中でも、耐炎化時の集束性を向上させる点で、ビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物と脂肪酸とのジエステル、ビスフェノールBアルキレンオキサイド付加物と脂肪酸とのジエステル、ビスフェノールFアルキレンオキサイド付加物と脂肪酸とのジエステルから選ばれる少なくとも1種が好ましい。Examples of aromatic compounds (B-2) having a diphenylmethane skeleton and an ester group include diesters of bisphenol A alkylene oxide adduct and fatty acids, monoesters of bisphenol A alkylene oxide adduct and fatty acids, diesters of bisphenol B alkylene oxide adduct and fatty acids, monoesters of bisphenol B alkylene oxide adduct and fatty acids, diesters of bisphenol E alkylene oxide adduct and fatty acids, monoesters of bisphenol E alkylene oxide adduct and fatty acids, diesters of bisphenol F alkylene oxide adduct and fatty acids, and monoesters of bisphenol F alkylene oxide adduct and fatty acids. Among these, at least one selected from diesters of bisphenol A alkylene oxide adduct and fatty acids, diesters of bisphenol B alkylene oxide adduct and fatty acids, and diesters of bisphenol F alkylene oxide adduct and fatty acids is preferred in terms of improving the convergence properties during flame resistance.

〔脂肪族(ポリ)オキシアルキレン誘導体(C)〕
本発明の処理剤は、脂肪族(ポリ)オキシアルキレン誘導体(C)(以下、脂肪族誘導体(C)ということがある。)を含有してもよい。
脂肪族誘導体(C)は(ポリ)オキシアルキレン基を有する脂肪族化合物であれば特に限定はないが、例えば、脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(C-1)、エステル基を有する脂肪族アルキレンオキサイド付加物(C-2)等が挙げられ、乳化安定性の点で脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(C-1)が好ましい。脂肪族(ポリ)オキシアルキレン誘導体(C)は1種又は2種以上を用いてもよい。なお、脂肪族誘導体(C)は、後述するブレンステッド酸化合物(D)及びアセチレン系化合物(E)以外のものである。
[Aliphatic (poly)oxyalkylene derivatives (C)]
The treatment agent of the present invention may contain an aliphatic (poly)oxyalkylene derivative (C) (hereinafter sometimes referred to as aliphatic derivative (C)).
The aliphatic derivative (C) is not particularly limited as long as it is an aliphatic compound having a (poly)oxyalkylene group, but examples include an aliphatic alcohol alkylene oxide adduct (C-1) and an aliphatic alkylene oxide adduct having an ester group (C-2), with the aliphatic alcohol alkylene oxide adduct (C-1) being preferred in terms of emulsification stability. One or more aliphatic (poly)oxyalkylene derivatives (C) may be used. The aliphatic derivative (C) is other than the Brønsted acid compound (D) and acetylene compound (E) described later.

脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(C-1)としては、脂肪族アルコールのアルキレンオキサイド付加物が挙げられ、エステル基を有さないものである。
脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(C-1)を構成する脂肪族アルコールとしては、特に限定はないが、炭素数2~24の脂肪族アルコール等が挙げられる。脂肪族アルコールは飽和であっても不飽和であってもよく、直鎖であっても分岐であってもよく、1価アルコールでも2価以上のアルコールでもよく、乳化安定性の点で、1価の直鎖飽和脂肪族アルコール、1価の分岐飽和脂肪族アルコールが好ましい。脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(C-1)は1種又は2種以上を用いてもよい。
該脂肪族アルコールの炭素数の上限は、20が好ましく、18がより好ましく、16がさらに好ましい。一方、該炭素数の下限は4がより好ましく、6がさらに好ましく、8が特に好ましい。また、例えば6~18が好ましく、8~16がより好ましい。
Examples of aliphatic alcohol alkylene oxide adducts (C-1) include alkylene oxide adducts of aliphatic alcohols that do not have an ester group.
The aliphatic alcohol constituting the aliphatic alcohol alkylene oxide adduct (C-1) is not particularly limited, but examples include aliphatic alcohols having 2 to 24 carbon atoms. The aliphatic alcohol may be saturated or unsaturated, linear or branched, and monohydric or dihydric or multihydric. In terms of emulsification stability, monohydric linear saturated aliphatic alcohols and monohydric branched saturated aliphatic alcohols are preferred. One or more types of aliphatic alcohol alkylene oxide adduct (C-1) may be used.
The upper limit of the aliphatic alcohol's carbon number is preferably 20, more preferably 18, and even more preferably 16. On the other hand, the lower limit of the carbon number is more preferably 4, even more preferably 6, and particularly preferably 8. Also, for example, 6 to 18 is preferred, and 8 to 16 is more preferred.

脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(C-1)を構成する脂肪族アルコールとしては、ブチルアルコール、オクチルアルコール、ノナノール、ラウリルアルコール、ステアリルアルコール、セチルアルコール、イソブチルアルコール、2-エチルヘキシルアルコール、イソドデシルアルコール、イソヘキサデシルアルコール、イソステアリルアルコール、イソテトラコサニルアルコール、12-エイコシルアルコール、ビニルアルコール、ブテニルアルコール、ヘキサデセニルアルコール、オレイルアルコール、エイコセニルアルコール、炭素数10~16の直鎖第二級アルコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール等が挙げられ、乳化安定性の点でラウリルアルコール、ステアリルアルコール、イソドデシルアルコール、イソヘキサデシルアルコール、イソステアリルアルコール、炭素数10~16の直鎖第二級アルコールが好ましく、炭素数10~16の直鎖第二級アルコールがより好ましい。Examples of aliphatic alcohols constituting the aliphatic alcohol alkylene oxide adduct (C-1) include butyl alcohol, octyl alcohol, nonanol, lauryl alcohol, stearyl alcohol, cetyl alcohol, isobutyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol, isododecyl alcohol, isohexadecyl alcohol, isostearyl alcohol, isotetracosanyl alcohol, 12-eicosyl alcohol, vinyl alcohol, butenyl alcohol, hexadecenyl alcohol, oleyl alcohol, eicocenyl alcohol, linear secondary alcohols having 10 to 16 carbon atoms, glycerin, trimethylolpropane, sorbitol, ethylene glycol, propylene glycol, and butylene glycol. In terms of emulsification stability, lauryl alcohol, stearyl alcohol, isododecyl alcohol, isohexadecyl alcohol, isostearyl alcohol, and linear secondary alcohols having 10 to 16 carbon atoms are preferred, and linear secondary alcohols having 10 to 16 carbon atoms are more preferred.

脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(C-1)におけるアルキレンオキサイドの付加モル数としては、2~50モルが好ましい。該付加モル数の上限は、40モルがより好ましく、30モルがさらに好ましく、20モルが特に好ましい。一方、該付加モル数の下限としては、3モルがより好ましく、4モルがさらに好ましく、5モルが特に好ましい。また、例えば3~40モルがより好ましく、5~20モルが特に好ましい。
アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドから選ばれる少なくとも1種を含むと好ましく、エチレンオキサイドを含むとより好ましい。アルキレンオキサイドはランダム付加であっても、ブロック付加であっても良い。
The number of moles of alkylene oxide added to the aliphatic alcohol alkylene oxide adduct (C-1) is preferably 2 to 50 moles. The upper limit of the number of moles added is more preferably 40 moles, even more preferably 30 moles, and particularly preferably 20 moles. On the other hand, the lower limit of the number of moles added is more preferably 3 moles, even more preferably 4 moles, and particularly preferably 5 moles. Also, for example, 3 to 40 moles is more preferably, and 5 to 20 moles is particularly preferably.
The alkylene oxide preferably contains at least one selected from ethylene oxide and propylene oxide, and more preferably contains ethylene oxide. The alkylene oxide may be added randomly or in a blocked manner.

脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(C-1)としては、具体的には、ポリオキシエチレンヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンヘプチルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンテトラデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレン2-エチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンイソセチルエーテル、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル、ポリオキシエチレン1-ヘキシルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレン1-オクチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレン1-ヘキシルオクチルエーテル、ポリオキシエチレン1-ペンチルへプチルエーテル、ポリオキシエチレン1-へプチルペンチルエーテル、ポリオキシエチレン1-ヘキシルヘプチルエーテル、ポリオキシエチレン1-ヘプチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレン1-ペンチルカプチルエーテル、ポリオキシエチレン1-カプチルペンチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、炭素数10~16の直鎖第二級アルコールエトキシレート、オキシエチレン-オキシプロピレンブロックまたはランダム共重合体等が挙げられる。Specifically, examples of aliphatic alcohol alkylene oxide adducts (C-1) include polyoxyethylene hexyl ether, polyoxyethylene heptyl ether, polyoxyethylene octyl ether, polyoxyethylene decyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene tridecyl ether, polyoxyethylene tetradecyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene 2-ethylhexyl ether, polyoxyethylene isocetyl ether, polyoxyethylene isostearyl ether, polyoxyethylene 1-hexylhexyl ether, and polio Examples include oxyethylene 1-octylhexyl ether, polyoxyethylene 1-hexyloctyl ether, polyoxyethylene 1-pentylheptyl ether, polyoxyethylene 1-heptylpentyl ether, polyoxyethylene 1-hexylheptyl ether, polyoxyethylene 1-heptylhexyl ether, polyoxyethylene 1-pentylcaptyl ether, polyoxyethylene 1-capylpentyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, linear secondary alcohol ethoxylates having 10 to 16 carbon atoms, oxyethylene-oxypropylene blocks, or random copolymers.

エステル基を有する脂肪族アルキレンオキサイド付加物(C-2)としては、脂肪族カルボン酸にアルキレンオキサイドを付加させた構造のもの(C-2-1)や脂肪族カルボン酸と多価アルコールとのエステル化合物にアルキレンオキサイドを付加させた構造のもの(C-2-2)等が挙げられる。エステル基を有する脂肪族アルキレンオキサイド付加物(C-2)は1種又は2種以上を用いてもよい。Examples of aliphatic alkylene oxide adducts (C-2) having an ester group include those with a structure in which an alkylene oxide is added to an aliphatic carboxylic acid (C-2-1) and those with a structure in which an alkylene oxide is added to an ester compound of an aliphatic carboxylic acid and a polyhydric alcohol (C-2-2). One or more types of aliphatic alkylene oxide adducts (C-2) having an ester group may be used.

エステル基を有する脂肪族アルキレンオキサイド付加物(C-2)を構成する脂肪族カルボン酸としては、特に限定はないが、炭素数4~24の脂肪族モノカルボン酸、炭素数4~24の脂肪族ポリカルボン酸等が挙げられる。脂肪族カルボン酸は飽和であっても不飽和であってもよく、直鎖であっても分岐であってもよい。The aliphatic carboxylic acid constituting the aliphatic alkylene oxide adduct (C-2) having an ester group is not particularly limited, but examples include aliphatic monocarboxylic acids having 4 to 24 carbon atoms and aliphatic polycarboxylic acids having 4 to 24 carbon atoms. The aliphatic carboxylic acid may be saturated or unsaturated, and may be linear or branched.

炭素数4~24の脂肪族モノカルボン酸としては、ペンタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、2-エチルヘキサン酸、オクチル酸、デカン酸、ドデカン酸(ラウリン酸)、トリデカン酸、イソトリデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸(ステアリン酸)、イソオクタデカン酸(イソステアリン酸)、ヒドロキシオクタデカン酸、12-ヒドロキシオクタデカン酸(12-ヒドロキシステアリン酸)、オクタデセン酸、ヒドロキシオクタデセン酸、オクタデカジエン酸、オクタデカトリエン酸、ドコサン酸(ベヘニン酸)、テトラコサン酸、ヘキサコサン酸、オクタドコサン酸、オクタコサン酸、リシノール酸、オレイン酸、イソステアリン酸、イソアラキン酸等が挙げられ、乳化安定性の点でドデカン酸、オレイン酸、イソステアリン酸が好ましい。Examples of aliphatic monocarboxylic acids having 4 to 24 carbon atoms include pentanoic acid, hexanoic acid, octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, octicic acid, decanoic acid, dodecanoic acid (lauric acid), tridecanoic acid, isotridecanoic acid, hexadecanoic acid, octadecanoic acid (stearic acid), isooctadecanoic acid (isostearic acid), hydroxyoctadecanoic acid, 12-hydroxyoctadecanoic acid (12-hydroxystearic acid), octadecenoic acid, hydroxyoctadecenoic acid, octadecadienoic acid, octadecatrienoic acid, docosanic acid (behenic acid), tetracosanic acid, hexacosanic acid, octadocosanoic acid, octacosanic acid, ricinoleic acid, oleic acid, isostearic acid, and isoarachinic acid. In terms of emulsification stability, dodecanoic acid, oleic acid, and isostearic acid are preferred.

エステル基を有する脂肪族アルキレンオキサイド付加物(C-2)におけるアルキレンオキサイドの付加モル数としては、2~50モルが好ましい。該付加モル数の上限は、40モルがより好ましく、30モルがさらに好ましく、20モルが特に好ましい。一方、該付加モル数の下限としては、3モルがより好ましく、4モルがさらに好ましく、5モルが特に好ましい。また、例えば3~40モルがより好ましく、5~20モルが特に好ましい。
アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドから選ばれる少なくとも1種を含むと好ましく、エチレンオキサイドを含むとより好ましい。アルキレンオキサイドはランダム付加であっても、ブロック付加であっても良い。
In the aliphatic alkylene oxide adduct (C-2) having an ester group, the number of moles of alkylene oxide added is preferably 2 to 50 moles. The upper limit of the number of moles added is more preferably 40 moles, even more preferably 30 moles, and particularly preferably 20 moles. On the other hand, the lower limit of the number of moles added is more preferably 3 moles, even more preferably 4 moles, and particularly preferably 5 moles. Also, for example, 3 to 40 moles is more preferably, and 5 to 20 moles is particularly preferably.
The alkylene oxide preferably contains at least one selected from ethylene oxide and propylene oxide, and more preferably contains ethylene oxide. The alkylene oxide may be added randomly or in a blocked manner.

脂肪族カルボン酸にアルキレンオキサイドを付加させた構造のもの(C-2-1)としては、上記で挙げた脂肪族カルボン酸にアルキレンオキサイドを付加させた化合物が挙げられ、乳化安定性の点で、炭素数8~18の脂肪族カルボン酸にエチレンオキサイドを1~20モル付加させた構造のものが好ましい。Examples of structures in which an alkylene oxide is added to an aliphatic carboxylic acid (C-2-1) include the compounds obtained by adding an alkylene oxide to the aliphatic carboxylic acid mentioned above. In terms of emulsification stability, structures in which 1 to 20 moles of ethylene oxide are added to an aliphatic carboxylic acid having 8 to 18 carbon atoms are preferred.

脂肪族カルボン酸と多価アルコールとのエステル化合物にアルキレンオキサイドを付加させた構造のもの(C-2-2)を構成する多価アルコールとしては、炭素数2~6の2~4価のアルコールが好ましく、これらの中でも炭素数2~6の2~3価のアルコールがより好ましい。該多価アルコールとしては、具体的には、例えば、プロピレングリコール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等の2価のアルコールや、グリセリン、トリメチロールプロパン等の3価のアルコール、ペンタエリスリトール、ソルビタン、ソルビトール等の4価以上のアルコールが挙げられる。The polyhydric alcohol constituting the structure (C-2-2) obtained by adding an alkylene oxide to an ester compound of an aliphatic carboxylic acid and a polyhydric alcohol is preferably a dihydric to tetrahydric alcohol having 2 to 6 carbon atoms, and among these, dihydric to trihydric alcohols having 2 to 6 carbon atoms are more preferred. Specifically, examples of such polyhydric alcohols include dihydric alcohols such as propylene glycol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol, trihydric alcohols such as glycerin and trimethylolpropane, and tetrahydric or higher alcohols such as pentaerythritol, sorbitan, and sorbitol.

脂肪族カルボン酸と多価アルコールとのエステル化合物にアルキレンオキサイドを付加させた構造のもの(C-2-2)としては、上記で挙げた脂肪族カルボン酸と多価アルコールとのエステル化合物にアルキレンオキサイドを付加させた化合物が挙げられ、乳化安定性の点で、グリセリン脂肪酸エステルのアルキレンオキサイド付加物、ソルビタン脂肪酸エステルのアルキレンオキサイド付加物が好ましい。Examples of structures (C-2-2) in which an alkylene oxide is added to an ester compound of an aliphatic carboxylic acid and a polyhydric alcohol include the compounds obtained by adding an alkylene oxide to the ester compounds of aliphatic carboxylic acids and polyhydric alcohols mentioned above. In terms of emulsification stability, alkylene oxide adducts of glycerin fatty acid esters and alkylene oxide adducts of sorbitan fatty acid esters are preferred.

〔ブレンステッド酸化合物(D)〕
本発明の処理剤は、ブレンステッド酸化合物(D)(以下、化合物(D)ということがある。)を含有すると本願効果を奏する点、及び乳化安定性が向上する点で好ましい。ブレンステッド酸化合物(D)とはプロトン供与体をいい、有機カルボン酸化合物、無機酸、有機スルホン酸化合物、有機リン酸エステル化合物、有機硫酸エステル化合物及び有機ホスホン酸化合物等が挙げられる。なお、ブレンステッド酸化合物(D)とは、芳香族化合物(B)及び後述するアセチレン系化合物(E)以外のものである。
[Brønsted acid compounds (D)]
The treatment agent of the present invention is preferred in that it exhibits the effects of the present invention and improves emulsification stability when it contains a Brønsted acid compound (D) (hereinafter sometimes referred to as compound (D)). A Brønsted acid compound (D) refers to a proton donor and includes organic carboxylic acid compounds, inorganic acids, organic sulfonic acid compounds, organic phosphate ester compounds, organic sulfuric acid ester compounds, and organic phosphonic acid compounds. A Brønsted acid compound (D) is defined as anything other than aromatic compounds (B) and acetylene compounds (E) described later.

有機カルボン酸化合物とは、分子構造中にカルボキシル基を有する有機化合物をいう。有機カルボン酸化合物としては、特に限定されないが、脂肪族モノカルボン酸、アルキルエーテルカルボン酸、脂肪族ポリカルボン酸、芳香族カルボン酸、芳香族ポリカルボン酸、アミノ酸等が挙げられる。Organic carboxylic acid compounds are organic compounds that have a carboxyl group in their molecular structure. Examples of organic carboxylic acid compounds are not particularly limited, but include aliphatic monocarboxylic acids, alkyl ether carboxylic acids, aliphatic polycarboxylic acids, aromatic carboxylic acids, aromatic polycarboxylic acids, and amino acids.

脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、乳酸、酪酸、クロトン酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、イソセチル酸、マルガリン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキジン酸、イソエイコサ酸、ガドレイン酸、エイコセン酸、ドコサン酸、イソドコサン酸、エルカ酸、テトラコサン酸、イソテトラコサン酸、ネルボン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸等が挙げられる。Examples of aliphatic monocarboxylic acids include acetic acid, lactic acid, butyric acid, crotonic acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, myristoleic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, palmitoleic acid, isocetyl acid, margaric acid, stearic acid, isostearic acid, oleic acid, elaidic acid, vaccenic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidic acid, isoeicosacid, gadoleic acid, eicosenoic acid, docosanic acid, isodocosanic acid, erucic acid, tetracosanic acid, isotetracosanic acid, nervonic acid, cerotic acid, montanic acid, and melissic acid.

アルキルエーテルカルボン酸としては、アルキル基の炭素数が8~18であり、ポリオキシアルキレン付加モル数は1~50モルであるものが挙げられる。該アルキル基としては例えば、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基が挙げられる。該ポリオキシアルキレン基としては、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基が挙げられる。Examples of alkyl ether carboxylic acids include those in which the alkyl group has 8 to 18 carbon atoms and the number of moles of polyoxyalkylene added is 1 to 50 moles. Examples of the alkyl group include octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, isotridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, and octadecyl group. Examples of the polyoxyalkylene group include polyoxyethylene group, polyoxypropylene group, and polyoxyethylene-polyoxypropylene group.

脂肪族ポリカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバチン酸、ウンデンカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、およびこれらの誘導体が挙げられる。Examples of aliphatic polycarboxylic acids include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebatic acid, undencanedioic acid, dodecanediic acid, tridecanediic acid, tetradecanediic acid, pentadecanediic acid, and their derivatives.

芳香族モノカルボン酸としては、安息香酸、ケイ皮酸、ナフトエ酸、トルイル酸、およびこれらの誘導体が挙げられる。Examples of aromatic monocarboxylic acids include benzoic acid, cinnamic acid, naphthoic acid, toluic acid, and their derivatives.

芳香族ポリカルボン酸としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸およびピロメリット酸、およびこれらの誘導体などが挙げられる。Examples of aromatic polycarboxylic acids include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, and their derivatives.

アミノ酸とは、分子構造中にアミノ基とカルボキシル基の両方を有する化合物であり、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、トリプトファン、メチオニン、プロリン、グリシン、チロシン、セリン、スレオニン、システイン、アスパラギン、グルタミン、リシン、アルギニン、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸等が挙げられる。Amino acids are compounds that have both an amino group and a carboxyl group in their molecular structure, and examples include alanine, valine, leucine, isoleucine, phenylalanine, tryptophan, methionine, proline, glycine, tyrosine, serine, threonine, cysteine, asparagine, glutamine, lysine, arginine, histidine, aspartic acid, and glutamic acid.

無機酸とは非金属原子を成分とする酸をいう。無機酸としては、硫酸、硝酸、燐酸、塩酸等が挙げられる。Inorganic acids are acids whose components are nonmetallic atoms. Examples of inorganic acids include sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, and hydrochloric acid.

有機スルホン酸化合物としては、アルキルベンゼンスルホン酸、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルスルホン酸、高級脂肪酸アミドスルホン酸、アルキル硫酸モノエステル、ポリオキシアルキレン硫酸モノエステル等が挙げられる。Examples of organic sulfonic acid compounds include alkylbenzene sulfonic acid, polyoxyalkylene alkyl ether sulfonic acid, higher fatty acid amide sulfonic acid, alkyl sulfate monoester, and polyoxyalkylene sulfate monoester.

有機リン酸エステル化合物としては、アルキルリン酸モノエステル、アルキルリン酸ジエステル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸モノエステル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸ジエステル、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテルリン酸モノエステル、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテルリン酸ジエステル等が挙げられる。Examples of organic phosphate ester compounds include alkyl phosphate monoesters, alkyl phosphate diesters, polyoxyalkylene alkyl ether phosphate monoesters, polyoxyalkylene alkyl ether phosphate diesters, polyoxyalkylene alkylphenyl ether phosphate monoesters, and polyoxyalkylene alkylphenyl ether phosphate diesters.

有機硫酸エステル化合物としては、アルキル硫酸エステル、ポリオキシアルキレンアルキル硫酸エステル、アルキルフェニル硫酸エステル、ポリオキシアルキレンアルキルフェニル硫酸エステル等が挙げられる。Examples of organic sulfate ester compounds include alkyl sulfates, polyoxyalkylene alkyl sulfates, alkylphenyl sulfates, and polyoxyalkylene alkylphenyl sulfates.

有機ホスホン酸化合物としては、アルキルホスホン酸、芳香族ホスホン酸、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルホスホン酸等が挙げられる。Examples of organic phosphonic acid compounds include alkylphosphonic acids, aromatic phosphonic acids, and polyoxyalkylene alkyl ether phosphonic acids.

ブレンステッド酸化合物(D)のpKaは、設備の腐食や安全の点及びアミノ変性シリコーンのアミノ基に起因する経時的な架橋の抑制の点から、0~7が好ましく、1~6.5がより好ましく、2~6がさらに好ましい。The pKa of the Brønsted acid compound (D) is preferably 0 to 7, more preferably 1 to 6.5, and even more preferably 2 to 6, from the viewpoint of equipment corrosion, safety, and suppression of crosslinking over time caused by the amino groups of the amino-modified silicone.

ブレンステッド酸化合物(D)は乳化安定性が向上する点で、有機カルボン酸化合物、無機酸及び有機リン酸エステル化合物から選ばれる少なくとも1種を含むと好ましく、乳酸、アルキルエーテルカルボン酸、有機リン酸エステル化合物、リン酸及び酢酸から選ばれる少なくとも1種を含むとより好ましく、アルキルエーテルカルボン酸、有機リン酸エステル化合物、酢酸及びリン酸から選ばれる少なくとも1種を含むとさらに好ましい。ブレンステッド酸化合物(D)は1種又は2種以上を用いてもよい。The Brønsted acid compound (D) preferably contains at least one selected from organic carboxylic acid compounds, inorganic acids, and organic phosphate ester compounds, in terms of improving emulsification stability, more preferably contains at least one selected from lactic acid, alkyl ether carboxylic acid, organic phosphate ester compounds, phosphoric acid, and acetic acid, and even more preferably contains at least one selected from alkyl ether carboxylic acid, organic phosphate ester compounds, acetic acid, and phosphoric acid. One or more Brønsted acid compounds (D) may be used.

〔アセチレン系化合物(E)〕
本発明の処理剤は、アセチレン系化合物(E)を含有すると処理剤が繊維構造内部への浸透を抑制する点で好ましい。
なお、アセチレン系化合物とは、分子構造中にアセチレン基と水酸基等の親水基を有する化合物をいう。アセチレン系化合物(E)は一種単独でもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
[Acetylene compounds (E)]
The treatment agent of the present invention is preferable in that it contains an acetylene compound (E) in that it suppresses the penetration of the treatment agent into the interior of the fiber structure.
Acetylene compounds are compounds that have an acetylene group and a hydrophilic group such as a hydroxyl group in their molecular structure. Acetylene compounds (E) may be used alone or in combination of two or more types.

アセチレン系化合物(E)は、アセチレン系界面活性剤であると好ましく、アセチレンアルコール(E1)、アセチレンジオール(E2)、アセチレンアルコールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(E3)及びアセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(E4)から選ばれた少なくとも1種であるとより好ましい。これらの中でも、アセチレンアルコールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(E3)及びアセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(E4)が好ましく、アセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(E4)がさらに好ましい。The acetylene compound (E) is preferably an acetylene surfactant, and more preferably at least one selected from acetylene alcohol (E1), acetylenediol (E2), a compound obtained by adding an alkylene oxide to acetylene alcohol (E3), and a compound obtained by adding an alkylene oxide to acetylenediol (E4). Among these, the compound obtained by adding an alkylene oxide to acetylene alcohol (E3) and the compound obtained by adding an alkylene oxide to acetylenediol (E4) are preferred, and the compound obtained by adding an alkylene oxide to acetylenediol (E4) is even more preferred.

アセチレンアルコール(E1)とは、分子構造中にアセチレン基と、1つの水酸基を有する化合物である。
アセチレンアルコール(E1)は、下記一般式(3)で表される化合物であることが好ましい。
(式(3)中、R10及びR11は、それぞれ独立して、炭素数1~8のアルキル基である。)
Acetylene alcohol (E1) is a compound that has an acetylene group and one hydroxyl group in its molecular structure.
The acetylene alcohol (E1) is preferably a compound represented by the following general formula (3).
(In formula (3), R 10 and R 11 are each independently alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms.)

アセチレンジオール(E2)とは、分子構造中にアセチレン基と、2つの水酸基を有する化合物である。
アセチレンジオール(E2)は、下記一般式(4)で表される化合物であることが好ましい。
(式(4)中、R12、R13、R14及びR15は、それぞれ独立して、炭素数1~8のアルキル基である。)
Acetylenediol (E2) is a compound that has an acetylene group and two hydroxyl groups in its molecular structure.
Acetylenediol (E2) is preferably a compound represented by the following general formula (4).
(In formula (4), R12 , R13 , R14 , and R15 are each independently alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms.)

アセチレンアルコールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(E3)とは、アセチレンアルコールの水酸基にアルキレンオキサイドを付加させた化合物である。
アセチレンアルコールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(E3)とは、下記一般式(5)で表される化合物であることが好ましい。
(式(5)中、R10及びR11は、それぞれ独立して、炭素数1~8のアルキル基である。R16は水素原子、または炭素数1~5のアルキル基である。AOは炭素数2~4のオキシアルキレン基を示す。nは1~50の数である。)
A compound (E3) obtained by adding alkylene oxide to acetylene alcohol is a compound in which alkylene oxide is added to the hydroxyl group of acetylene alcohol.
The compound (E3) obtained by adding an alkylene oxide to acetylene alcohol is preferably a compound represented by the following general formula (5).
(In formula (5), R 10 and R 11 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. R 16 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. AO represents an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms. n is a number from 1 to 50.)

アセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(E4)とは、アセチレンジオールの水酸基の少なくとも1つにアルキレンオキサイドを付加させた化合物である。
アセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(E4)は、下記一般式(6)で表される化合物であることが好ましい。
(式(6)中、R12、R13、R14及びR15は、それぞれ独立して、炭素数1~8のアルキル基である。R16は水素原子、または炭素数1~5のアルキル基である。なお、式(6)における複数のR16は、同一であってもよく異なっていてもよい。AOは炭素数2~4のオキシアルキレン基を示す。m、nはそれぞれ独立して1~50の数である。)
A compound (E4) obtained by adding an alkylene oxide to acetylenediol is a compound in which an alkylene oxide is added to at least one of the hydroxyl groups of acetylenediol.
The compound (E4) obtained by adding an alkylene oxide to acetylenediol is preferably a compound represented by the following general formula (6).
(In formula (6), R12 , R13 , R14 , and R15 are each independently alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms. R16 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Note that the multiple R16s in formula (6) may be the same or different. AO represents an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms. m and n are each independently numbers from 1 to 50.)

式(3)及び式(5)中、R10及びR11は、それぞれ独立して、炭素数1~8のアルキル基である。当該アルキル基は直鎖でもよく、分岐構造を有していてもよい。当該アルキル基の炭素数は、好ましくは1~7、より好ましくは1~6、さらに好ましくは1~5である。
式(4)及び(6)中、R12、R13、R14及びR15は、それぞれ独立して、炭素数1~8のアルキル基である。当該アルキル基は直鎖でもよく、分岐構造を有していてもよい。当該アルキル基の炭素数は、好ましくは1~7、より好ましくは1~6、さらに好ましくは1~5である。
In formulas (3) and (5), R10 and R11 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. The alkyl group may be linear or have a branched structure. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 7, more preferably 1 to 6, and even more preferably 1 to 5.
In formulas (4) and (6), R12 , R13 , R14 , and R15 are each independently alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms. These alkyl groups may be linear or have a branched structure. The number of carbon atoms in these alkyl groups is preferably 1 to 7, more preferably 1 to 6, and even more preferably 1 to 5.

式(5)及び式(6)中、R16は水素原子、または炭素数1~5のアルキル基である。当該アルキル基の炭素数は、好ましくは1~4、より好ましくは1~3、さらに好ましくは1~2である。
式(5)及び式(6)中、AOは炭素数2~4のオキシアルキレン基を示す。つまり、オキシエチレン基、オキシプロピレン基又はオキシブチレン基を示す。オキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基が好ましく、オキシエチレン基がさらに好ましい。(AO)又は(AO)を構成するAOは、1種でもよく、2種以上であってもよい。2種以上の場合、ブロック付加体、交互付加体、ランダム付加体のいずれであってもよい。
In formulas (5) and (6), R16 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3, and even more preferably 1 to 2.
In formulas (5) and (6), AO represents an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms. That is, it represents an oxyethylene group, an oxypropylene group, or an oxybutylene group. As the oxyalkylene group, an oxyethylene group or an oxypropylene group is preferred, and an oxyethylene group is more preferred. The AO constituting (AO) n or (AO) m may be one type or two or more types. In the case of two or more types, it may be a block adduct, an alternating adduct, or a random adduct.

式(5)中、nは1~50の数である。nは1~45が好ましく、1~40がより好ましく、1~35がさらに好ましい。
式(6)中、m、nはそれぞれ独立して、1~50の数である。m、nは、それぞれ独立して、1~45が好ましく、1~40がより好ましく、1~35がさらに好ましい。
In formula (5), n is a number from 1 to 50. Preferably, n is from 1 to 45, more preferably from 1 to 40, and even more preferably from 1 to 35.
In formula (6), m and n are each independently a number from 1 to 50. m and n are each independently preferably from 1 to 45, more preferably from 1 to 40, and even more preferably from 1 to 35.

アセチレン系化合物(E)のHLBは、乳化性の点から、4~25が好ましい。該HLBの上限は、より好ましくは20、さらに好ましくは18である。一方、該HLBの下限は、より好ましくは5、さらに好ましくは6である。本発明におけるHLBは、Griffinらが提唱したアトラス法により、実験的に求めることができる。The HLB of the acetylene compound (E) is preferably 4 to 25 from the viewpoint of emulsification. The upper limit of the HLB is more preferably 20, and even more preferably 18. On the other hand, the lower limit of the HLB is more preferably 5, and even more preferably 6. The HLB in this invention can be experimentally determined by the ATLAS method proposed by Griffin et al.

アセチレン系化合物(E)は、公知の化合物であり、公知の方法により容易に製造することができる。例えば、このような化合物は、レッペ反応と呼ばれる、加圧下で、アセチレンにケトン又はアルデヒドを、アルカリや金属化合物などの触媒の存在下で反応させる方法により得ることができる。
また、上記の化合物(E3)又は化合物(E4)は、それぞれ、アセチレンアルコール(E1)又はアセチレンジオール(E2)にアルキレンオキサイド(例えばエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド)をアルカリや金属化合物などの触媒の存在下で付加重合させることにより得ることができる。
Acetylene compounds (E) are known compounds and can be easily produced by known methods. For example, such compounds can be obtained by a method called the Reppe reaction, in which acetylene is reacted with a ketone or aldehyde under pressure in the presence of a catalyst such as an alkali or a metal compound.
Furthermore, the above-mentioned compound (E3) or compound (E4) can be obtained by addition polymerization of an alkylene oxide (e.g., ethylene oxide and/or propylene oxide) to acetylene alcohol (E1) or acetylenediol (E2), respectively, in the presence of a catalyst such as an alkali or a metal compound.

〔炭素繊維前駆体用処理剤〕
本発明の炭素繊維前駆体用処理剤は、アミノ基を有するシリコーン(A)、及びジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)を含有し、下記条件1及び下記条件2から選ばれる少なくとも1つを満たすものである。
条件1:前記処理剤の酸価が0.1~30mgKOH/gである。
条件2:ブレンステッド酸化合物(D)を含有し、前記処理剤の不揮発分に占めるブレンステッド酸化合物(D)の割合が、0.05~10重量%である。
本発明の炭素繊維前駆体用処理剤は、本願効果をより奏する点で、条件1及び条件2を満たすとより好ましい。
[Treatment agent for carbon fiber precursors]
The carbon fiber precursor treatment agent of the present invention contains a silicone having an amino group (A) and an aromatic compound having a diphenylmethane skeleton (B), and satisfies at least one selected from the following conditions 1 and 2.
Condition 1: The acid value of the treatment agent is 0.1 to 30 mg KOH/g.
Condition 2: The treatment agent contains Brønsted acid compound (D), and the proportion of Brønsted acid compound (D) in the non-volatile content of the treatment agent is 0.05 to 10% by weight.
The carbon fiber precursor treatment agent of the present invention is more preferable if it satisfies conditions 1 and 2, in that it better exhibits the effects of the present invention.

本発明の炭素繊維前駆体用処理剤がアミノ基を有するシリコーン(A)、及びジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)を含有し、条件1及び条件2から選ばれる少なくとも1つを満たすことで処理剤を付与し製造された炭素繊維前駆体を長期間保存した際、炭素繊維前駆体の劣化を抑制できる理由は、ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)が炭素繊維前駆体表面に保護層を形成し、さらに(条件1)処理剤が特定の酸価を有する、及び/又は、(条件2)処理剤の不揮発分に占めるブレンステッド酸(D)の割合が特定の範囲内であることで、アミノ基を有するシリコーン(A)のアミノ基の酸化に起因する経時的な架橋を抑制できるためと考えている。The carbon fiber precursor treatment agent of the present invention contains a silicone having amino groups (A) and an aromatic compound having a diphenylmethane skeleton (B). When the carbon fiber precursor produced by applying the treatment agent satisfies at least one of conditions 1 and 2, the deterioration of the carbon fiber precursor can be suppressed when it is stored for a long period of time. This is thought to be because the aromatic compound having a diphenylmethane skeleton (B) forms a protective layer on the surface of the carbon fiber precursor, and furthermore, (condition 1) the treatment agent has a specific acid value, and/or (condition 2) the proportion of Brønsted acid (D) in the nonvolatile content of the treatment agent is within a specific range, thereby suppressing crosslinking over time caused by the oxidation of the amino groups of the silicone having amino groups (A).

本発明の処理剤の酸価は、0.1~30mgKOH/gであると、炭素繊維前駆体の経時劣化を抑制しやすい点、及び乳化安定化しやすい点で好ましい。該酸価の上限は、(1)28mgKOH/g、(2)25mgKOH/g、(3)20mgKOH/g、(4)15mgKOH/g、(5)10mgKOH/gの順で好ましい。(括弧内の数値が大きくなるにつれ好ましい。)一方、該酸価の下限は、(1)0.2mgKOH/g(2)0.3mgKOH/g、(3)0.4mgKOH/g、(4)0.5mgKOH/g、(5)0.6mgKOH/gの順で好ましい。(括弧内の数値が大きくなるにつれ好ましい。)また、例えば0.2~28mgKOH/gがより好ましく、0.3~25mgKOH/gがより好ましく、0.4~20mgKOH/gがさらに好ましく、0.5~15mgKOH/gが特に好ましく、0.6~10mgKOH/gが最も好ましい。なお、本発明における処理剤の酸価は、実施例に記載の方法によるものである。The acid value of the treatment agent of the present invention is preferably 0.1 to 30 mg KOH/g, in terms of easily suppressing the deterioration of the carbon fiber precursor over time and easily stabilizing the emulsification. The upper limit of the acid value is preferably in the order of (1) 28 mg KOH/g, (2) 25 mg KOH/g, (3) 20 mg KOH/g, (4) 15 mg KOH/g, and (5) 10 mg KOH/g. (The higher the number in parentheses, the more preferable it is.) On the other hand, the lower limit of the acid value is preferably in the order of (1) 0.2 mg KOH/g, (2) 0.3 mg KOH/g, (3) 0.4 mg KOH/g, (4) 0.5 mg KOH/g, and (5) 0.6 mg KOH/g. (The higher the number in parentheses, the more preferable.) For example, 0.2 to 28 mg KOH/g is more preferable, 0.3 to 25 mg KOH/g is even more preferable, 0.4 to 20 mg KOH/g is even more preferable, 0.5 to 15 mg KOH/g is particularly preferable, and 0.6 to 10 mg KOH/g is most preferable. The acid value of the treatment agent in this invention is determined by the method described in the examples.

本発明の処理剤の不揮発分に占めるアミノ基を有するシリコーン(A)の割合は、特に限定はないが、炭素繊維前駆体の経時劣化を抑制しやすい点及び乳化安定化しやすい点で1~90重量%であると好ましい。該割合の上限は、より好ましくは88重量%、さらに好ましくは85重量%、特に好ましくは80重量%である。一方、該割合の下限は、より好ましくは5重量%、さらに好ましくは10重量%、特に好ましくは15重量%である。また、例えば5~88重量%がより好ましく、10~85重量%がさらに好ましく、15~80重量%が特に好ましい。
なお、本発明における不揮発分濃度とは、処理剤2.0~3.0gをアルミシート(φ110mm)に平らに広げ、赤外線ランプ照射下110℃で乾燥し、150秒間の揮発分の変動幅が0.15%になったときのアルミシート上の残分の重量を精秤し、加熱前の重量に対する加熱後の残存重量の割合(百分率)を計算することにより得たものであり、本発明における不揮発分とは不揮発分濃度測定手順と同様に乾燥させた150秒間の揮発分の変動幅が0.15%になったときのアルミシート上の残分をさす。
The proportion of amino group-containing silicone (A) in the nonvolatile content of the treatment agent of the present invention is not particularly limited, but is preferably 1 to 90% by weight in terms of easily suppressing deterioration of the carbon fiber precursor over time and easily stabilizing the emulsion. The upper limit of this proportion is more preferably 88% by weight, even more preferably 85% by weight, and particularly preferably 80% by weight. On the other hand, the lower limit of this proportion is more preferably 5% by weight, even more preferably 10% by weight, and particularly preferably 15% by weight. Also, for example, 5 to 88% by weight is more preferable, 10 to 85% by weight is even more preferable, and 15 to 80% by weight is particularly preferable.
In this invention, the non-volatile content concentration is obtained by spreading 2.0 to 3.0 g of the treatment agent flat on an aluminum sheet (φ110 mm), drying it at 110°C under infrared lamp irradiation, accurately weighing the weight of the remaining portion on the aluminum sheet when the fluctuation range of the volatile content over 150 seconds reaches 0.15%, and calculating the ratio (percentage) of the remaining weight after heating to the weight before heating. In this invention, the non-volatile content refers to the remaining portion on the aluminum sheet when the fluctuation range of the volatile content over 150 seconds reaches 0.15%, as measured in the same procedure as for measuring the non-volatile content concentration.

本発明の処理剤の不揮発分に占めるジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)の割合は、特に限定はないが、炭素繊維前駆体の経時劣化を抑制しやすい点、及び乳化安定化しやすい点で99重量%以下であると好ましい。該割合の上限は、より好ましくは95重量%、さらに好ましくは90重量%、特に好ましくは85重量%である。一方、該割合の下限は、より好ましくは10重量%、さらに好ましくは15重量%、特に好ましくは20重量%である。また、例えば10~99重量%がより好ましく、10~90重量%がさらに好ましく、15~95重量%が特に好ましく、20~85重量%が最も好ましい。The proportion of the aromatic compound (B) having a diphenylmethane skeleton in the nonvolatile content of the treatment agent of the present invention is not particularly limited, but is preferably 99% by weight or less in terms of easily suppressing the deterioration of the carbon fiber precursor over time and easily stabilizing the emulsion. The upper limit of this proportion is more preferably 95% by weight, even more preferably 90% by weight, and particularly preferably 85% by weight. On the other hand, the lower limit of this proportion is more preferably 10% by weight, even more preferably 15% by weight, and particularly preferably 20% by weight. Also, for example, 10 to 99% by weight is more preferable, 10 to 90% by weight is even more preferable, 15 to 95% by weight is particularly preferable, and 20 to 85% by weight is most preferable.

本発明の処理剤の不揮発分に占める脂肪族(ポリ)オキシアルキレン誘導体(C)の割合は、特に限定はないが、炭素繊維前駆体の経時劣化を抑制しやすい点、及び乳化安定化しやすい点で1~30重量%であると好ましい。該割合の上限は、より好ましくは25重量%、さらに好ましくは20重量%、特に好ましくは15重量%である。一方、該割合の下限は、より好ましくは2重量%、さらに好ましくは3重量%、特に好ましくは5重量%である。また、例えば2~25重量%がより好ましく、3~20重量%がさらに好ましく、5~15重量%が特に好ましい。The proportion of aliphatic (poly)oxyalkylene derivative (C) in the nonvolatile content of the treatment agent of the present invention is not particularly limited, but is preferably 1 to 30% by weight in terms of easily suppressing the deterioration of the carbon fiber precursor over time and easily stabilizing the emulsification. The upper limit of this proportion is more preferably 25% by weight, even more preferably 20% by weight, and particularly preferably 15% by weight. On the other hand, the lower limit of this proportion is more preferably 2% by weight, even more preferably 3% by weight, and particularly preferably 5% by weight. Also, for example, 2 to 25% by weight is more preferable, 3 to 20% by weight is even more preferable, and 5 to 15% by weight is particularly preferable.

本発明の処理剤がブレンステッド酸化合物(D)をさらに含有する場合、本発明の処理剤の不揮発分に占めるブレンステッド酸化合物(D)の割合は、特に限定はないが、炭素繊維前駆体の経時劣化を抑制しやすい点、及び、乳化安定化しやすい点で、0.05~10重量%であると好ましい。該重量割合の上限は、より好ましくは8重量%、さらに好ましくは7重量%、特に好ましくは5重量%である。一方、該重量割合の下限は、より好ましくは0.1重量%、さらに好ましくは0.15重量%、特に好ましくは0.3重量%である。また、例えば、0.1~8重量%がより好ましく、0.15~7重量%がさらに好ましく、0.3~5重量%が特に好ましい。When the treatment agent of the present invention further contains a Brønsted acid compound (D), the proportion of the Brønsted acid compound (D) in the nonvolatile content of the treatment agent of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 10% by weight, as this is advantageous in suppressing the deterioration of the carbon fiber precursor over time and in stabilizing the emulsification. The upper limit of this weight percentage is more preferably 8% by weight, even more preferably 7% by weight, and particularly preferably 5% by weight. On the other hand, the lower limit of this weight percentage is more preferably 0.1% by weight, even more preferably 0.15% by weight, and particularly preferably 0.3% by weight. Also, for example, 0.1 to 8% by weight is more preferable, 0.15 to 7% by weight is even more preferable, and 0.3 to 5% by weight is particularly preferable.

本発明の処理剤がアセチレン系化合物(E)をさらに含有する場合、本発明の処理剤の不揮発分に占めるアセチレン系化合物(E)の割合は、特に限定はないが、処理剤が繊維構造内部への浸透を抑制する点で、0.1~10重量%であると好ましい。該重量割合の上限は、より好ましくは8重量%、さらに好ましくは7重量%、特に好ましくは5重量%である。一方、該重量割合の下限は、より好ましくは0.3重量%、さらに好ましくは0.5重量%、特に好ましくは1重量%である。また、例えば、0.3~8重量%がより好ましく、0.5~7重量%がさらに好ましく、1~5重量%が特に好ましい。When the treatment agent of the present invention further contains an acetylene compound (E), the proportion of the acetylene compound (E) in the nonvolatile content of the treatment agent of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10% by weight in terms of suppressing the penetration of the treatment agent into the fiber structure. The upper limit of this weight percentage is more preferably 8% by weight, even more preferably 7% by weight, and particularly preferably 5% by weight. On the other hand, the lower limit of this weight percentage is more preferably 0.3% by weight, even more preferably 0.5% by weight, and particularly preferably 1% by weight. Also, for example, 0.3 to 8% by weight is more preferable, 0.5 to 7% by weight is even more preferable, and 1 to 5% by weight is particularly preferable.

〔その他成分(F)〕
本発明の処理剤は、乳化安定性を高めることができる点から、その他成分(F)としてその他の非イオン界面活性剤をさらに含有することが好ましい。なお、その他の非イオン界面活性剤とはジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)、脂肪族(ポリ)オキシアルキレン誘導体(C)、及びアセチレン系化合物(E)以外の非イオン界面活性剤をさす。
その他の非イオン界面活性剤としては、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノオレート等のソルビタンエステル;グリセリンモノステアレート、グリセリンモノラウレート、グリセリンモノパルミテート等のグリセリン脂肪酸エステル;ショ糖脂肪酸エステル等を挙げることができる。
その他の非イオン界面活性剤の重量平均分子量は、2000以下が好ましく、200~1800がより好ましく、300~1500がより好ましく、500~1000がさらに好ましい。その他の非イオン界面活性剤は1種又は2種以上を用いてもよい。
[Other ingredients (F)]
The treatment agent of the present invention preferably further contains other nonionic surfactants as other components (F) because it can enhance emulsification stability. Other nonionic surfactants refer to nonionic surfactants other than aromatic compounds having a diphenylmethane skeleton (B), aliphatic (poly)oxyalkylene derivatives (C), and acetylene compounds (E).
Other nonionic surfactants include sorbitan esters such as sorbitan monopalmitate and sorbitan monooleate; glycerin fatty acid esters such as glycerin monostearate, glycerin monolaurate, and glycerin monopalmitate; and sucrose fatty acid esters.
The weight-average molecular weight of the other nonionic surfactants is preferably 2000 or less, more preferably 200 to 1800, more preferably 300 to 1500, and even more preferably 500 to 1000. One or more types of the other nonionic surfactants may be used.

本発明の処理剤がその他の非イオン界面活性剤を含有する場合、処理剤の不揮発分に占めるその他の非イオン界面活性剤の重量割合は、特に限定はないが、乳化安定性の点で、0.1~10重量%であることが好ましい。該割合の上限は、より好ましくは8.5重量%、さらに好ましくは7.0重量%、特に好ましくは5.0重量%である。一方、該割合の下限は、より好ましくは0.25重量%、さらに好ましくは0.4重量%、特に好ましくは0.5重量%である。また、例えば0.25~8.5重量%がより好ましく、0.4~7.0重量%がさらに好ましく、0.5~5.0重量%が特に好ましい。When the treatment agent of the present invention contains other nonionic surfactants, the weight percentage of the other nonionic surfactants in the nonvolatile content of the treatment agent is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10% by weight in terms of emulsification stability. The upper limit of this percentage is more preferably 8.5% by weight, even more preferably 7.0% by weight, and particularly preferably 5.0% by weight. On the other hand, the lower limit of this percentage is more preferably 0.25% by weight, even more preferably 0.4% by weight, and particularly preferably 0.5% by weight. Also, for example, 0.25 to 8.5% by weight is more preferable, 0.4 to 7.0% by weight is even more preferable, and 0.5 to 5.0% by weight is particularly preferable.

〔その他界面活性剤〕
本発明の処理剤は、本発明の効果を阻害しない範囲で、ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)、脂肪族(ポリ)オキシアルキレン誘導体(C)、ブレンステッド酸化合物(D)、アセチレン系化合物(E)、及びその他の非イオン界面活性剤以外の界面活性剤を含有してもよい。その他界面活性剤は、乳化剤、制電剤等として使用される。その他の界面活性剤としては、特に限定されず、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤及び両性界面活性剤から、公知のものを適宜選択して使用することができる。その他の界面活性剤は、1種でもよく、2種以上を併用してもよい。
[Other surfactants]
The treatment agent of the present invention may contain, to the extent that it does not impair the effects of the present invention, an aromatic compound having a diphenylmethane skeleton (B), an aliphatic (poly)oxyalkylene derivative (C), a Brønsted acid compound (D), an acetylene compound (E), and other surfactants other than nonionic surfactants. The other surfactants are used as emulsifiers, antistatic agents, etc. The other surfactants are not particularly limited, and known surfactants such as anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants can be appropriately selected and used. The other surfactants may be one type or two or more types may be used in combination.

アニオン界面活性剤としては、エーテルカルボン酸塩、エーテル硫酸エステル塩、スルホコハク酸エステル塩、(ポリ)オキシエチレンヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド硫酸ナトリウム、アルキル基を有するスルホン酸塩、アルキル基を有するリン酸エステル塩、脂肪酸塩、アシル化アミノ酸塩、脂肪酸のアミン中和物等が挙げられる。Examples of anionic surfactants include ether carboxylates, ether sulfates, sulfosuccinates, (poly)oxyethylene coconut oil fatty acid monoethanolamide sulfate sodium, alkyl-containing sulfonates, alkyl-containing phosphates, fatty acid salts, acylated amino acid salts, and amine neutralized fatty acids.

カチオン界面活性剤としては、例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ミリスチルトリメチルアンモニウムクロライド、パルミチルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、オレイルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ベヘニルトリメチルアンモニウムクロライド、ヤシ油アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、牛脂アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムブロマイド、ヤシ油アルキルトリメチルアンモニウムブロマイド、セチルトリメチルアンモニウムメトサルフェート、オレイルジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、ジオクチルジメチルアンモニウムクロライド、ジラウリルジメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルジエチルメチルアンモニウムサルフェート等のアルキル第四級アンモニウム塩;N-(2-ヒドロキシエチル)-N,N-ジメチル-N-ステアロイルアミドプロピルアンモニウムナイトレート、ラノリン脂肪酸アミドプロピルエチルジメチルアンモニウムエトサルフェート、ラウロイルアミドエチルメチルジエチルアンモニウムメトサルフェート等のアシルアミドアルキル第四級アンモニウム塩;ラウリルイソキノリニウムクロライド等のアルキルイソキノリニウム塩;ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、ステアリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等のベンザルコニウム塩;セチルピリジニウムクロライド等のピリジニウム塩;オレイルヒドロキシエチルイミダゾリニウムエトサルフェート、ラウリルヒドロキシエチルイミダゾリニウムエトサルフェート等のイミダゾリニウム塩;N-ココイルアルギニンエチルエステルピロリドンカルボン酸塩、N-ラウロイルリジンエチルエチルエステルクロライド等のアシル塩基性アミノ酸アルキルエステル塩;ラウリルアミンクロライド、ステアリルアミンブロマイド、硬化牛脂アルキルアミンクロライド、ロジンアミン酢酸塩等の第一級アミン塩;セチルメチルアミンサルフェート、ラウリルメチルアミンクロライド、ジラウリルアミン酢酸塩、ステアリルエチルアミンブロマイド、ラウリルプロピルアミン酢酸塩、ジオクチルアミンクロライド、オクタデシルエチルアミンハイドロオキサイド等の第二級アミン塩;ジラウリルメチルアミンサルフェート、ラウリルジエチルアミンクロライド、ラウリルエチルメチルアミンブロマイド、ジエタノールステアリルアミドエチルアミントリヒドロキシエチルホスフェート塩、ステアリルアミドエチルエタノールアミン尿素重縮合物酢酸塩等の第三級アミン塩;脂肪酸アミドグアニジニウム塩;ラウリルトリエチレングリコールアンモニウムハイドロオキサイド等のアルキルトリアルキレングリコールアンモニウム塩等を挙げることができる。Examples of cationic surfactants include lauryltrimethylammonium chloride, myristyltrimethylammonium chloride, palmityltrimethylammonium chloride, stearyltrimethylammonium chloride, oleyltrimethylammonium chloride, cetyltrimethylammonium chloride, behenyltrimethylammonium chloride, coconut oil alkyltrimethylammonium chloride, beef tallow alkyltrimethylammonium chloride, stearyltrimethylammonium bromide, coconut oil alkyltrimethylammonium bromide, cetyltrimethylammonium methosulfate, and oleyldimethylethylammonium ethosulfate. Alkyl quaternary ammonium salts such as phosphate, dioctyldimethylammonium chloride, dilauryldimethylammonium chloride, distearyldimethylammonium chloride, octadecyldiethylmethylammonium sulfate; acylamide alkyl quaternary ammonium salts such as N-(2-hydroxyethyl)-N,N-dimethyl-N-stearoylamidopropylammonium nitrate, lanolin fatty acid amidopropyl ethyldimethylammonium ethosulfate, lauroylamidoethylmethyldiethylammonium methosulfate; alkylisoquinolinium salts such as laurylisoquinolinium chloride; lauryldimethylbenzylammonium Benzalkonium salts such as muchloride and stearyldimethylbenzylammonium chloride; pyridinium salts such as cetylpyridinium chloride; imidazolinium salts such as oleylhydroxyethylimidazolinium ethosulfate and laurylhydroxyethylimidazolinium ethosulfate; acyl basic amino acid alkyl ester salts such as N-cocoyl arginine ethyl ester pyrrolidone carboxylate and N-lauroyl lysine ethyl ester chloride; primary amine salts such as laurylamine chloride, stearylamine bromide, hydrogenated beef tallow alkylamine chloride and rosinamine acetate; cetylmethylamine sulfate, laurylmethylamine chloride Examples include secondary amine salts such as dilaurylamine acetate, stearylethylamine bromide, laurylpropylamine acetate, dioctylamine chloride, and octadecylethylamine hydroxide; tertiary amine salts such as dilaurylmethylamine sulfate, lauryldiethylamine chloride, laurylethylmethylamine bromide, diethanolstearylamideethylamine trihydroxyethyl phosphate, and stearylamideethylethanolamine urea polycondensate acetate; fatty acid amide guanidinium salts; and alkyltrialkylene glycol ammonium salts such as lauryltriethylene glycol ammonium hydroxide.

両性界面活性剤としては、例えば、2-ウンデシル-N,N-(ヒドロキシエチルカルボキシメチル)-2-イミダゾリンナトリウム、2-ココイル-2-イミダゾリニウムヒドロキサイド-1-カルボキシエチロキシ2ナトリウム塩等のイミダゾリン系両性界面活性剤;2-ヘプタデシル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルベタイン、アミドベタイン、スルホベタイン等のベタイン系両性界面活性剤;N-ラウリルグリシン、N-ラウリルβ-アラニン、N-ステアリルβ-アラニン等のアミノ酸型両性界面活性剤等が挙げられる。Examples of amphoteric surfactants include imidazoline-based amphoteric surfactants such as 2-undecyl-N,N-(hydroxyethylcarboxymethyl)-2-imidazoline sodium and 2-cocoyl-2-imidazolinium hydroxide-1-carboxyethyloxy disodium salt; betaine-based amphoteric surfactants such as 2-heptadecyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolium betaine, lauryldimethylaminoacetic acid betaine, alkyl betaine, amide betaine, and sulfobetaine; and amino acid-type amphoteric surfactants such as N-laurylglycine, N-lauryl β-alanine, and N-stearyl β-alanine.

〔その他成分〕
本発明の炭素繊維前駆体用処理剤は、本発明の効果を阻害しない範囲で、上記した成分以外のその他の成分を含有してもよい。その他の成分としてはフェノール系、アミン系、硫黄系、リン系、キノン系等の酸化防止剤;第4級アンモニウム塩型カチオン系界面活性剤、アミン塩型カチオン系界面活性剤等の制電剤;高級アルコールのアルキルエステル、ワックス類等の平滑剤;抗菌剤;防腐剤;防錆剤;および吸湿剤等が挙げられる。
[Other ingredients]
The carbon fiber precursor treatment agent of the present invention may contain other components besides those described above, as long as they do not impair the effects of the present invention. Examples of other components include antioxidants such as phenolic, amine, sulfur, phosphorus, and quinone-based agents; antistatic agents such as quaternary ammonium salt type cationic surfactants and amine salt type cationic surfactants; smoothing agents such as alkyl esters of higher alcohols and waxes; antibacterial agents; preservatives; rust inhibitors; and hygroscopic agents.

また、本発明の処理剤は、1つまたは複数の低分子シリコーンを含んでいてもよい。低分子シリコーンの例としては、例えば2~7個のケイ素原子を有する直鎖または環状シリコーンが挙げられる。低分子シリコーンの具体例としては、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ヘプタメチルオクチルトリシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、ドデカメチルペンタシロキサン等が挙げられる。これらの低分子シリコーンは前記一般式(2)で示される基等で置換されていてもよい。これらの低分子シリコーンは、アミノ基を有するシリコーン(A)の微量成分として含まれていてもよい。
本発明の処理剤に占める低分子シリコーンの含有量は、アミノ基を有するシリコーン(A)100重量部に対して5重量部以下であるとよい。
Furthermore, the treatment agent of the present invention may contain one or more low molecular weight silicones. Examples of low molecular weight silicones include, for example, linear or cyclic silicones having 2 to 7 silicon atoms. Specific examples of low molecular weight silicones include octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, dodecamethylcyclohexasiloxane, heptamethyloctyltrisiloxane, hexamethyldisiloxane, decamethyltetrasiloxane, dodecamethylpentasiloxane, and the like. These low molecular weight silicones may be substituted with groups represented by the general formula (2) above. These low molecular weight silicones may be included as trace components of the amino group-containing silicone (A).
The content of low molecular weight silicone in the treatment agent of the present invention is preferably 5 parts by weight or less per 100 parts by weight of silicone (A) having an amino group.

本発明の炭素繊維前駆体用処理剤は、アミノ基を有するシリコーン(A)、及びジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)、並びに、必要に応じて脂肪族(ポリ)オキシアルキレン誘導体(C)、ブレンステッド酸化合物(D)、アセチレン系化合物(E)及びその他成分(F)が水に溶解、可溶化、乳化又は分散された状態であることが好ましい。
炭素繊維前駆体用処理剤全体に占める水の重量割合、不揮発分の重量割合については、特に限定はない。例えば、本発明の炭素繊維前駆体用処理剤を輸送する際の輸送コストや、エマルジョン粘度に因るところの取扱い性等を考慮して適宜決定すればよい。炭素繊維前駆体用処理剤全体に占める水の重量割合は、0.1~99.9重量%が好ましく、10~99.5重量%がさらに好ましく、50~99重量%が特に好ましい。炭素繊維前駆体用処理剤全体に占める不揮発分の重量割合(濃度)は、0.01~99.9重量%が好ましく、0.5~90重量%がさらに好ましく、1~50重量%が特に好ましい。
The carbon fiber precursor treatment agent of the present invention preferably contains a silicone having an amino group (A), an aromatic compound having a diphenylmethane skeleton (B), and optionally an aliphatic (poly)oxyalkylene derivative (C), a Brønsted acid compound (D), an acetylene compound (E), and other components (F) in a state in which they are dissolved, solubilized, emulsified, or dispersed in water.
There are no particular limitations on the weight percentage of water and the weight percentage of non-volatile matter in the carbon fiber precursor treatment agent. For example, these can be appropriately determined considering factors such as the transportation costs when transporting the carbon fiber precursor treatment agent of the present invention and the handling characteristics due to the emulsion viscosity. The weight percentage of water in the carbon fiber precursor treatment agent is preferably 0.1 to 99.9% by weight, more preferably 10 to 99.5% by weight, and particularly preferably 50 to 99% by weight. The weight percentage (concentration) of non-volatile matter in the carbon fiber precursor treatment agent is preferably 0.01 to 99.9% by weight, more preferably 0.5 to 90% by weight, and particularly preferably 1 to 50% by weight.

本発明の炭素繊維前駆体用処理剤は、上記で説明した成分を混合することによって製造することができる。上記で説明した成分を乳化・分散させる方法については特に限定されず、公知の手法が採用できる。このような方法としては、たとえば、炭素繊維前駆体用処理剤を構成する各成分を攪拌下の温水中に投入して乳化分散する方法や、炭素繊維前駆体用処理剤を構成する各成分を混合し、ホモジナイザー、ホモミキサー、ボールミル等を用いて機械せん断力を加えつつ、水を徐々に投入して転相乳化する方法等が挙げられる。また、一部成分を乳化した後に残りの成分を溶解分散させる方法を用いても良い。The carbon fiber precursor treatment agent of the present invention can be manufactured by mixing the components described above. The method for emulsifying and dispersing the components described above is not particularly limited, and known methods can be employed. Such methods include, for example, adding each component constituting the carbon fiber precursor treatment agent to warm water under stirring to emulsify and disperse, or mixing each component constituting the carbon fiber precursor treatment agent and gradually adding water while applying mechanical shear force using a homogenizer, homomixer, ball mill, etc. to perform phase inversion emulsification. Alternatively, a method may be used in which some components are emulsified and then the remaining components are dissolved and dispersed.

本発明の炭素繊維前駆体用処理剤は、炭素繊維前駆体(プレカーサー)の処理剤として好適に使用できる。The carbon fiber precursor treatment agent of the present invention can be suitably used as a treatment agent for carbon fiber precursors (precursors).

[炭素繊維前駆体、その製造方法及び炭素繊維の製造方法]
本発明の炭素繊維前駆体(プレカーサー)は、炭素繊維前駆体の原料炭素繊維前駆体に上記の炭素繊維前駆体用処理剤を付着させて製糸したものである。本発明の炭素繊維前駆体の製造方法は、炭素繊維前駆体の原料炭素繊維前駆体に上記の炭素繊維前駆体用処理剤を付着させて製糸する製糸工程を含むものである。
本発明の炭素繊維の製造方法は、上記の炭素繊維前駆体用処理剤が付着した炭素繊維前駆体を、耐炎化繊維に転換する耐炎化処理工程と、前記耐炎化繊維をさらに炭化させる炭素化処理工程とを含むものである。
上記の耐炎化処理工程は、炭素繊維前駆体を、200~300℃の酸化性雰囲気中で耐炎化繊維に転換する耐炎化処理工程であると好ましく、炭素化処理工程は前記耐炎化繊維をさらに300~2000℃の不活性雰囲気中で炭化させる工程であると好ましい。
本発明の炭素繊維の製造方法によれば、本発明の炭素繊維前駆体用処理剤を用いているので、処理剤を付与し製造された炭素繊維前駆体を長期間保存した場合であっても、高品質な炭素繊維を製造できる。
[Carbon fiber residue, method for producing the same, and method for producing carbon fiber]
The carbon fiber precursor of the present invention is obtained by applying the above-mentioned treatment agent for carbon fiber precursors to a raw material carbon fiber precursor and then spinning it into yarn. The method for producing the carbon fiber precursor of the present invention includes a spinning step of applying the above-mentioned treatment agent for carbon fiber precursors to a raw material carbon fiber precursor and then spinning it into yarn.
The present invention provides a method for producing carbon fibers, comprising a flame-retardant treatment step for converting a carbon fiber precursor to which the above-mentioned carbon fiber precursor treatment agent has been applied into flame-retardant fibers, and a carbonization treatment step for further carbonizing the flame-retardant fibers.
The flame-retardant treatment step described above is preferably a flame-retardant treatment step in which a carbon fiber precursor is converted into flame-retardant fibers in an oxidizing atmosphere at 200 to 300°C, and the carbonization treatment step is preferably a step in which the flame-retardant fibers are further carbonized in an inert atmosphere at 300 to 2000°C.
According to the carbon fiber manufacturing method of the present invention, since the treatment agent for carbon fiber precursors of the present invention is used, high-quality carbon fibers can be produced even when the carbon fiber precursor produced with the treatment agent is stored for a long period of time.

製糸工程は、炭素繊維前駆体の原料炭素繊維前駆体に炭素繊維前駆体用処理剤を付着させて炭素繊維前駆体を製糸する工程であり、付着処理工程と延伸工程とを含むと好ましい。
付着処理工程は炭素繊維前駆体の原料炭素繊維前駆体を紡糸した後、炭素繊維前駆体用処理剤を付着させる工程である。つまり、付着処理工程で炭素繊維前駆体の原料炭素繊維前駆体に炭素繊維前駆体用処理剤を付着させる。またこの炭素繊維前駆体の原料炭素繊維前駆体を紡糸直後から延伸する場合、付着処理工程後の高倍率延伸を特に「延伸工程」と呼ぶ。延伸工程は高温水蒸気(スチーム)をもちいた湿熱延伸法でもよいし、熱ローラーをもちいた乾熱延伸法でもよい。延伸工程における延伸倍率は紡糸直後の原料炭素繊維前駆体に対して、総延伸倍率が2倍~20倍であることが好ましい。
The yarn-making process involves applying a treatment agent for carbon fiber precursors to the raw material carbon fiber precursor to produce the carbon fiber precursor, and preferably includes an adhesion treatment process and a stretching process.
The adhesion treatment process involves applying a treatment agent for carbon fiber precursors to the raw carbon fiber precursor after spinning the carbon fiber precursor. In other words, the treatment agent for carbon fiber precursors is applied to the raw carbon fiber precursor in the adhesion treatment process. Furthermore, when the raw carbon fiber precursor is stretched immediately after spinning, the high-magnification stretching after the adhesion treatment process is specifically called the "stretching process." The stretching process may be a moist heat stretching method using high-temperature steam, or a dry heat stretching method using a hot roller. Preferably, the stretching magnification in the stretching process is 2 to 20 times the total stretching magnification of the raw carbon fiber precursor immediately after spinning.

炭素繊維前駆体は、少なくとも95モル%以上のアクリロニトリルと、5モル%以下の耐炎化促進成分とを共重合させて得られるポリアクリロニトリルを主成分とするアクリル繊維から構成されると好ましい。耐炎化促進成分としては、アクリロニトリルに対して共重合性を有するビニル基含有化合物が好適に使用できる。炭素繊維前駆体の単繊維繊度については、特に限定はないが、性能と製造コストのバランスから、好ましくは0.1~2.0dtexである。また、炭素繊維前駆体の繊維束を構成する単繊維の本数についても特に限定はないが、性能と製造コストのバランスから、好ましくは1,000~96,000本である。The carbon fiber precursor is preferably composed of acrylic fibers mainly comprising polyacrylonitrile, which is obtained by copolymerizing at least 95 mol% or more of acrylonitrile with 5 mol% or less of a flame-retardant promoting component. As the flame-retardant promoting component, vinyl group-containing compounds copolymerizable with acrylonitrile are suitably used. While there are no particular limitations on the single fiber fineness of the carbon fiber precursor, it is preferably 0.1 to 2.0 dtex, considering the balance between performance and manufacturing cost. Furthermore, while there are no particular limitations on the number of single fibers constituting the fiber bundle of the carbon fiber precursor, it is preferably 1,000 to 96,000, considering the balance between performance and manufacturing cost.

炭素繊維前駆体用処理剤は、製糸工程のどの段階でプレカーサーの原料炭素繊維前駆体に付着させてもよいが、延伸工程前に一度付着させておくことが好ましい。延伸工程前の段階であればどの段階でも、例えば紡糸直後に付着させてもよい。さらに延伸工程後のどの段階で再度付着させてもよく、例えば、延伸工程直後に再度付着させてもよいし、巻取り段階で再度付着させてもよいし、耐炎化処理工程の直前に再度付着させてもよい。その付着方法に関しては、ローラー等を使用して付着してもよいし、浸漬法、スプレー法等で付着してもよい。The carbon fiber precursor treatment agent may be applied to the raw material carbon fiber precursor at any stage of the yarn production process, but it is preferable to apply it once before the drawing process. It can be applied at any stage before the drawing process, for example, immediately after spinning. Furthermore, it can be applied again at any stage after the drawing process, for example, immediately after the drawing process, at the winding stage, or immediately before the flame-retardant treatment process. As for the application method, it may be applied using a roller or the like, or by immersion, spraying, etc.

付着処理工程において、炭素繊維前駆体用処理剤の付与率は、繊維-繊維間の膠着防止効果や融着防止効果を得ることと、炭素化処理工程において処理剤のタール化物によって炭素繊維の品質低下を防止することとのバランスからは、炭素繊維前駆体の重量に対して好ましくは0.1~5重量%であり、さらに好ましくは0.3~1.5重量%である。なお、ここでいう炭素繊維前駆体用処理剤の付与率とは、炭素繊維前駆体重量に対する炭素繊維前駆体用処理剤の付着した不揮発分重量の百分率で定義される。In the adhesion treatment process, the application rate of the carbon fiber precursor treatment agent is preferably 0.1 to 5% by weight, and more preferably 0.3 to 1.5% by weight, relative to the weight of the carbon fiber precursor, in order to balance the effects of preventing adhesion and fusion between fibers with preventing deterioration of the carbon fiber quality due to the tar-like substances of the treatment agent in the carbonization treatment process. The application rate of the carbon fiber precursor treatment agent as used herein is defined as the percentage of the weight of the non-volatile components of the carbon fiber precursor treatment agent attached to the carbon fiber precursor relative to the weight of the carbon fiber precursor.

耐炎化処理工程は、炭素繊維前駆体用処理剤が付着した炭素繊維前駆体を、例えば、200~300℃の酸化性雰囲気中で耐炎化繊維に転換する工程である。酸化性雰囲気とは、通常、空気雰囲気であればよい。酸化性雰囲気の温度は好ましくは230~280℃である。耐炎化処理工程では、付着処理後の炭素繊維前駆体に対して、例えば、延伸比0.90~1.10(好ましくは0.95~1.05)の張力をかけながら、例えば、20~100分間(好ましくは30~60分間)にわたって熱処理が行われる。この耐炎化処理では、分子内環化および環への酸素付加を経て、耐炎化構造を持つ耐炎化繊維が製造される。The flame-retardant treatment process is a process of converting carbon fiber precursors to flame-retardant fibers in an oxidizing atmosphere, for example, at 200 to 300°C, after the carbon fiber precursor treatment agent has been applied to them. The oxidizing atmosphere can usually be an air atmosphere. The temperature of the oxidizing atmosphere is preferably 230 to 280°C. In the flame-retardant treatment process, the carbon fiber precursors after the application treatment are subjected to heat treatment for, for example, 20 to 100 minutes (preferably 30 to 60 minutes) while applying a tension of, for example, a draw ratio of 0.90 to 1.10 (preferably 0.95 to 1.05). In this flame-retardant treatment, flame-retardant fibers having a flame-retardant structure are produced through intramolecular cyclization and oxygen addition to the ring.

炭素化処理工程は、耐炎化繊維をさらに、例えば、300~2000℃の不活性雰囲気中で炭化させる工程である。炭素化処理工程では、まず、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気中、300℃から800℃まで温度勾配を有する焼成炉で、耐炎化繊維に対して、例えば、延伸比0.95~1.15の張力をかけながら、数分間熱処理して、予備炭素化処理工程(第一炭素化処理工程)を行うのが好ましい。その後、より炭素化を進行させ、且つグラファイト化を進行させるために、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気中で、第一炭素化処理工程に対して、例えば、延伸比0.95~1.05の張力をかけながら、数分間熱処理して、第二炭素化処理工程を行い、耐炎化繊維が炭素化される。第二炭素化処理工程における熱処理温度の制御については、温度勾配をかけながら、最高温度を1000℃以上(好ましくは1000~2000℃)とすることがよい。この最高温度は、所望する炭素繊維の要求特性(引張強度、弾性率等)に応じて適宜選択して決定される。The carbonization process is a process of further carbonizing the flame-resistant fibers in an inert atmosphere, for example, at 300 to 2000°C. In the carbonization process, it is preferable to first perform a preliminary carbonization process (first carbonization process) by heat-treating the flame-resistant fibers for several minutes in a firing furnace having a temperature gradient from 300°C to 800°C in an inert atmosphere such as nitrogen or argon, while applying a tension, for example, with a draw ratio of 0.95 to 1.15. Subsequently, in order to further advance carbonization and graphitization, a second carbonization process is performed in an inert atmosphere such as nitrogen or argon, heat-treating for several minutes while applying a tension, for example, with a draw ratio of 0.95 to 1.05 compared to the first carbonization process, thereby carbonizing the flame-resistant fibers. Regarding the control of the heat treatment temperature in the second carbonization process, it is preferable to set the maximum temperature to 1000°C or higher (preferably 1000 to 2000°C) while applying a temperature gradient. This maximum temperature is appropriately selected and determined according to the required properties (tensile strength, modulus of elasticity, etc.) of the desired carbon fiber.

本発明の炭素繊維の製造方法では、弾性率がさらに高い炭素繊維が所望される場合は、炭素化処理工程に引き続いて、黒鉛化処理工程を行うこともできる。黒鉛化処理工程は、通常、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気中、炭素化処理工程で得られた繊維に対して張力をかけながら、2000~3000℃の温度で行われる。In the carbon fiber manufacturing method of the present invention, if carbon fibers with an even higher elastic modulus are desired, a graphitization treatment step can be performed following the carbonization treatment step. The graphitization treatment step is usually carried out at a temperature of 2000 to 3000°C in an inert atmosphere such as nitrogen or argon, while applying tension to the fibers obtained in the carbonization treatment step.

このようにして得られた炭素繊維には、目的に応じて、複合材料とした時のマトリックス樹脂との接着強度を高めるための表面処理を行うことができる。表面処理方法としては、気相または液相処理を採用でき、生産性の観点からは、酸、アルカリなどの電解液による液相処理が好ましい。さらに、炭素繊維の加工性、取り扱い性を向上させるために、マトリックス樹脂に対して相溶性の優れる各種サイジング剤を付与することもできる。The carbon fibers obtained in this way can be surface-treated to enhance their adhesion strength to the matrix resin when used in a composite material, depending on the purpose. Gas-phase or liquid-phase treatment can be employed as the surface treatment method; from a productivity standpoint, liquid-phase treatment using an electrolyte such as an acid or alkali is preferred. Furthermore, various sizing agents with excellent compatibility with the matrix resin can be added to improve the processability and handling of the carbon fibers.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、ここに記載した実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例に示されるパーセント(%)、部は特に限定しない限り、「重量%」、「重量部」を示す。各特性値の測定は以下に示す方法に基づいて行った。The present invention will be specifically described below with reference to examples, but is not limited to the examples described herein. In the following examples, percentages (%) and parts refer to "weight percent" and "parts by weight" respectively, unless otherwise specified. Each characteristic value was measured based on the method described below.

<処理剤の付与率>
炭素繊維前駆体用処理剤の付与率は、ソックスレー抽出器によるエタノール抽出法により算出した。但し、シリコーンを含む処理剤については、以下の方法で付与率を算出した。
処理剤付与後の炭素繊維前駆体を水酸化カリウム/ナトリウムブチラートでアルカリ溶融した後、水に溶解して塩酸でpH1に調整した。これを亜硫酸ナトリウムとモリブデン酸アンモニウムを加えて発色させ、ケイモリブデンブルーの比色定量(波長815mμ)を行い、ケイ素の含有量を求めた。ここで求めたケイ素含有量と予め同法で求めた処理剤中のケイ素含有量の値を用いて、炭素繊維前駆体処理剤の付与率(重量%)を算出した。
<Application rate of treatment agent>
The application rate of the treatment agent for carbon fiber precursors was calculated by ethanol extraction using a Soxhlet extractor. However, for treatment agents containing silicone, the application rate was calculated using the following method.
The carbon fiber precursor, after being treated with the treatment agent, was alkali-dissolved in potassium hydroxide/sodium butyrate, then dissolved in water and adjusted to pH 1 with hydrochloric acid. Sodium sulfite and ammonium molybdate were added to this mixture to induce color development, and the silicon content was determined by colorimetric determination of silica-molybdenum blue (wavelength 815 mμ). Using the silicon content determined here and the silicon content in the treatment agent determined in advance by the same method, the application rate (weight %) of the carbon fiber precursor treatment agent was calculated.

<処理剤の酸価>
JISK0070に規定されている中和滴定法に準じ測定し、測定回数5回の平均値を処理剤の酸価とした。
<Acid value of treatment agent>
The acid value of the treatment agent was measured according to the neutralization titration method specified in JIS K0070, and the average value of five measurements was taken as the acid value of the treatment agent.

<炭素繊維束の毛羽数>
炭素繊維前駆体を下記の2つの条件で保管したものを使用して炭素繊維をそれぞれ作製し、下記の方法で毛羽数の測定を行った。
保管条件1:室温で7日間保管
保管条件2:室温で12か月間保管
炭素繊維束をボビンから張力をかけずに引き出していき、毛羽があれば回収して、その本数が50本となるまで回収した。50本回収するまでに引き出した炭素繊維束の長さを測定し、測定した炭素繊維束の長さから単位長さあたりの毛羽数(本/m)を炭素繊維束表面に存在する毛羽数として算出し、◎及び〇を合格とした。
◎:毛羽数が3本/m未満であり、毛羽が少なく特に良好。
〇:毛羽数が3本/m以上、10本/m未満であり、毛羽が少なく良好。
×:毛羽数が10本/m以上であり、毛羽が多く不良。
<Number of fibers in a carbon fiber bundle>
Carbon fiber precursors were stored under the following two conditions to produce carbon fibers, and the number of fibers was measured using the method described below.
Storage condition 1: Store at room temperature for 7 days. Storage condition 2: Store at room temperature for 12 months. Carbon fiber bundles were pulled out from the bobbin without tension, and any fuzz was collected until 50 fuzz was collected. The length of the carbon fiber bundles pulled out until 50 fuzz was collected was measured, and the number of fuzz per unit length (fuzz/m) was calculated from the measured length of the carbon fiber bundle as the number of fuzz present on the surface of the carbon fiber bundle, with ◎ and ○ being considered acceptable.
◎: The number of fibers is less than 3 per meter, indicating low fiber content and particularly good quality.
○: The number of fibers is 3 or more and less than 10 fibers per meter, indicating low fiber content and good quality.
×: The number of fibers is 10 or more per meter, indicating a high amount of fibers and poor quality.

<炭素繊維強度>
炭素繊維前駆体を下記の2つの条件で保管したものを使用して炭素繊維をそれぞれ作製し、JIS-R-7606に規定されている単繊維の引張特性の試験方法に準じ測定し、測定回数10回の平均値を炭素繊維強度(GPa)とした。
保管条件1:室温で7日間保管
保管条件2:室温で12か月間保管
また、下式より、経時変化後の炭素繊維強度の維持率を算出した。
(維持率(%))=(室温で12か月保管後の炭素繊維前駆体を用いて製造した炭素繊維強度)/(室温で7日間保管後の炭素繊維前駆体を用いて製造した炭素繊維強度)×100
<Carbon fiber strength>
Carbon fibers were prepared using carbon fiber precursors stored under the following two conditions. The tensile properties of the single fibers were measured according to the test method specified in JIS-R-7606, and the average value of 10 measurements was taken as the carbon fiber strength (GPa).
Storage condition 1: Store at room temperature for 7 days. Storage condition 2: Store at room temperature for 12 months. In addition, the retention rate of carbon fiber strength after time changes was calculated using the following formula.
(Retention rate (%)) = (Carbon fiber strength produced using carbon fiber precursor after 12 months of storage at room temperature) / (Carbon fiber strength produced using carbon fiber precursor after 7 days of storage at room temperature) × 100

<炭素繊維前駆体の劣化抑制性>
上記の炭素繊維束の毛羽及び炭素繊維強度の評価において、以下の基準で炭素繊維前駆体の劣化抑制性の判定を行った。なお、合格は〇とし、不合格は×とした。
合格基準:炭素繊維束の毛羽数が保管条件1および保管条件2のいずれにおいても〇以上、かつ、炭素繊維強度の維持率が95%以上。
<Inhibition of Degradation of Carbon Fiber Precursors>
In evaluating the fluffiness and carbon fiber strength of the carbon fiber bundles described above, the degradation suppression ability of the carbon fiber precursor was determined according to the following criteria. A pass was marked with ○, and a failing grade with ×.
Acceptance criteria: The number of fluffs in the carbon fiber bundle must be 0 or higher under both storage condition 1 and storage condition 2, and the carbon fiber strength retention rate must be 95% or higher.

〔実施例1〕
表1に示す処理剤の不揮発分組成になるように、アミノ基を有するシリコーン(A)、及びジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)を混合した。混合物を乳化時の温度を60~80℃に調温し、攪拌翼を使用して羽先端速度3m/sで攪拌しながら水を少しずつ加え、乳化を行い、乳化後にブレンステッド酸化合物(D)を溶解分散させ、不揮発分濃度30重量%の炭素繊維前駆体用処理剤を調製した。処理剤の不揮発分に占めるシリコーン(A)の重量割合は15重量%、フェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)の重量割合は84.5重量%、ブレンステッド酸化合物(D)の重量割合は0.5重量%であった。次いで調製した処理剤をさらに水で希釈して不揮発分濃度が3.0重量%である希釈液を得た。
希釈液を97モル%のアクリロニトリルと3モル%のイタコン酸を共重合させて得られる炭素繊維前駆体の原料炭素繊維前駆体に、処理剤の不揮発分の付与率が1.0重量%となるように付着し、延伸工程(スチーム延伸、延伸倍率2.1倍)を経て炭素繊維前駆体を作製した(単繊維繊度0.8dtex、24,000フィラメント)。この炭素繊維前駆体を250℃の耐炎化炉にて60分間耐炎化処理し次いで窒素雰囲気下300~1400℃の温度勾配を有する炭素化炉で焼成して炭素繊維に転換した。各特性値を評価した結果を表1に示す。
[Example 1]
A silicone (A) having an amino group and an aromatic compound (B) having a diphenylmethane skeleton were mixed to achieve the non-volatile content composition of the treatment agent shown in Table 1. The mixture was heated to 60-80°C during emulsification, and water was gradually added while stirring with a stirring blade at a blade tip speed of 3 m/s to emulsify. After emulsification, a Brønsted acid compound (D) was dissolved and dispersed to prepare a treatment agent for carbon fiber precursors with a non-volatile content concentration of 30% by weight. The weight percentage of silicone (A) in the non-volatile content of the treatment agent was 15% by weight, the weight percentage of aromatic compound (B) having a phenylmethane skeleton was 84.5% by weight, and the weight percentage of Brønsted acid compound (D) was 0.5% by weight. The prepared treatment agent was then further diluted with water to obtain a diluted solution with a non-volatile content concentration of 3.0% by weight.
A carbon fiber precursor was prepared by copolymerizing a diluted solution with 97 mol% acrylonitrile and 3 mol% itaconic acid to obtain a raw material carbon fiber precursor. The non-volatile content of the treatment agent was applied to the precursor so that it was 1.0% by weight, and the precursor was then stretched (steam stretching, stretch ratio 2.1 times) to produce the carbon fiber precursor (single fiber fineness 0.8 dtex, 24,000 filaments). This carbon fiber precursor was flame-retardant treated in a flame-retardant furnace at 250°C for 60 minutes, and then converted into carbon fibers by firing in a carbonization furnace with a temperature gradient of 300 to 1400°C under a nitrogen atmosphere. The results of the evaluation of each characteristic value are shown in Table 1.

〔実施例2~31、比較例1~10〕
不揮発分組成を表1~4に記載の通りに変更し、脂肪族(ポリ)オキシアルキレン誘導体(C)、ブレンステッド酸化合物(D)、及びアセチレン系化合物(E)を加える際は乳化後に溶解分散させて処理剤を調整した。それ以外は実施例1と同様にして、炭素繊維前駆体用処理剤、炭素繊維前駆体、炭素繊維を作製し、評価を行った。各特性値を評価した結果を表1~4に示す。なお、実施例9及び19を参考例とする。
[Examples 2-31, Comparative Examples 1-10]
The non-volatile content composition was changed as shown in Tables 1 to 4. When adding aliphatic (poly)oxyalkylene derivatives (C), Brønsted acid compounds (D), and acetylene compounds (E), the treatment agent was prepared by dissolving and dispersing them after emulsification. Otherwise, the treatment agent for carbon fiber precursors, carbon fiber precursors, and carbon fibers were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The results of the evaluation of each characteristic value are shown in Tables 1 to 4. Examples 9 and 19 are provided as reference examples.

なお、表1~4の不揮発分組成の詳細は以下である。
<アミノ基を有するシリコーン(A)>
アミノ変性シリコーンA1:25℃動粘度:90mm/s、アミノ当量:3900g/mol、側鎖ジアミン型
アミノ変性シリコーンA2:25℃動粘度:250mm/s、アミノ当量:7600g/mol、側鎖ジアミン型
アミノ変性シリコーンA3:25℃動粘度:1300mm/s、アミノ当量:1700g/mol、側鎖ジアミン型
アミノ変性シリコーンA4:25℃動粘度:1500mm/s、アミノ当量:3800g/mol、側鎖ジアミン型
アミノ変性シリコーンA5:25℃動粘度:20000mm/s、アミノ当量:1800g/mol、側鎖ジアミン型
アミノ変性シリコーンA6:25℃動粘度:1700mm/s、アミノ当量:3800g/mol、側鎖モノアミン型
アミノポリエーテル変性シリコーンA7:25℃動粘度:3300mm/s、アミノ当量:1800g/mol、側鎖アミノポリエーテル型
The details of the non-volatile content composition shown in Tables 1-4 are as follows.
<Silicone containing amino groups (A)>
Amino-modified silicone A1: kinematic viscosity at 25°C: 90 mm² /s, amino equivalent: 3900 g/mol; Side-chain diamine type amino-modified silicone A2: kinematic viscosity at 25°C: 250 mm² /s, amino equivalent: 7600 g/mol; Side-chain diamine type amino-modified silicone A3: kinematic viscosity at 25°C: 1300 mm² /s, amino equivalent: 1700 g/mol; Side-chain diamine type amino-modified silicone A4: kinematic viscosity at 25°C: 1500 mm² /s, amino equivalent: 3800 g/mol; Side-chain diamine type amino-modified silicone A5: kinematic viscosity at 25°C: 20000 mm² /s, amino equivalent: 1800 g/mol; Side-chain diamine type amino-modified silicone A6: kinematic viscosity at 25°C: 1700 mm² /s, amino equivalent: 3800 g/mol, side-chain monoamine type aminopolyether modified silicone A7: kinematic viscosity at 25°C: 3300 mm² /s, amino equivalent: 1800 g/mol, side-chain aminopolyether type

<ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)>
ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物B1:オキシエチレン基が8モル付加されたビスフェノールAエーテル
ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物B2:オキシエチレン基が10モル付加されたビスフェノールAエーテル
ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物B3:オキシエチレン基が10モル付加されたビスフェノールFエーテル
ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物B4:オキシプロピレン基が10モル付加されたビスフェノールAエーテル
ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物B5:オキシエチレン基が17.5モル付加されたビスフェノールAエーテル
ジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物B6:オキシエチレン基が10モル付加されたビスフェノールAエーテル1モルとラウリン酸2モルとのジエステル化反応物
<Aromatic compounds having a diphenylmethane skeleton (B)>
Aromatic compound B1 having a diphenylmethane skeleton: Aromatic compound B2 having a bisphenol A ether diphenylmethane skeleton with 8 moles of oxyethylene groups added: Aromatic compound B3 having a bisphenol A ether diphenylmethane skeleton with 10 moles of oxyethylene groups added: Aromatic compound B4 having a bisphenol F ether diphenylmethane skeleton with 10 moles of oxyethylene groups added: Aromatic compound B5 having a bisphenol A ether diphenylmethane skeleton with 10 moles of oxypropylene groups added: Aromatic compound B6 having a bisphenol A ether diphenylmethane skeleton with 17.5 moles of oxyethylene groups added: Diesterification reaction product of 1 mole of bisphenol A ether with 10 moles of oxyethylene groups added and 2 moles of lauric acid

<脂肪族(ポリ)オキシアルキレン誘導体(C)>
脂肪族(ポリ)オキシアルキレン誘導体C1:オキシエチレン基が5モル付加されたアルキル基の炭素数が12~14の2級のアルキルエーテル
脂肪族(ポリ)オキシアルキレン誘導体C2:オキシエチレン基が9モル付加されたアルキル基の炭素数が12~14の2級のアルキルエーテル
脂肪族(ポリ)オキシアルキレン誘導体C3:オキシエチレン基が12モル付加されたアルキル基の炭素数が12~14の2級のアルキルエーテル
<Aliphatic (poly)oxyalkylene derivatives (C)>
Aliphatic (poly)oxyalkylene derivative C1: A secondary alkyl ether with 12 to 14 carbon atoms in an alkyl group with 5 moles of oxyethylene groups added. Aliphatic (poly)oxyalkylene derivative C2: A secondary alkyl ether with 12 to 14 carbon atoms in an alkyl group with 9 moles of oxyethylene groups added. Aliphatic (poly)oxyalkylene derivative C3: A secondary alkyl ether with 12 to 14 carbon atoms in an alkyl group with 12 moles of oxyethylene groups added.

<ブレンステッド酸化合物(D)>
ブレンステッド酸化合物D1:酢酸
ブレンステッド酸化合物D2:リン酸
ブレンステッド酸化合物D3:オキシエチレン基が10モル付加されたドデシルエーテル酢酸
<Brønsted acid compound (D)>
Brønsted acid compound D1: Acetate Brønsted acid compound D2: Phosphate Brønsted acid compound D3: Dodecyl ether acetate with 10 moles of oxyethylene groups added.

<アセチレン系化合物(E)>
アセチレン系化合物E1:アセチレン系界面活性剤(日信化学工業株式会社製、商品名オルフィン(登録商標)E1010)
アセチレン系化合物E2:アセチレン系界面活性剤(日信化学工業株式会社製、商品名オルフィン(登録商標)EXP-4123)
アセチレン系化合物E3:アセチレン系界面活性剤(日信化学工業株式会社製、商品名サーフィノール(登録商標)104E)
<Acetylene compounds (E)>
Acetylene compound E1: Acetylene surfactant (manufactured by Nisshin Chemical Industry Co., Ltd., trade name Orphine® E1010)
Acetylene compound E2: Acetylene surfactant (manufactured by Nisshin Chemical Industry Co., Ltd., trade name Orphine® EXP-4123)
Acetylene compound E3: Acetylene surfactant (manufactured by Nisshin Chemical Industry Co., Ltd., trade name Surfinol® 104E)

表1~4から分かるように、実施例1~31の炭素繊維前駆体用処理剤は、アミノ基を有するシリコーン(A)、及びジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)を含有し、条件1及び条件2から選ばれる少なくとも1つを満たすため、炭素繊維前駆体の経時劣化を抑制できた。
一方、比較例1及び4~10の炭素繊維前駆体用処理剤は、本願発明の炭素繊維前駆体用処理剤でないため、処理剤を付与し製造された炭素繊維前駆体を長期間保存した際、炭素繊維前駆体の劣化を抑制できなかった。比較例2~3の炭素繊維前駆体用処理剤は乳化安定性が悪く前駆体に均一付着しなかったために炭素繊維前駆体が正常に製造できず、炭素繊維前駆体用処理剤として用いることができなかった。
As can be seen from Tables 1 to 4, the carbon fiber precursor treatment agents of Examples 1 to 31 contain a silicone having an amino group (A) and an aromatic compound having a diphenylmethane skeleton (B), and satisfy at least one selected from conditions 1 and 2, thereby suppressing the deterioration of the carbon fiber precursor over time.
On the other hand, the carbon fiber precursor treatment agents of Comparative Examples 1 and 4-10 were not the carbon fiber precursor treatment agents of the present invention, and therefore could not suppress the deterioration of the carbon fiber precursor when the carbon fiber precursor produced with the treatment agents was stored for a long period of time. The carbon fiber precursor treatment agents of Comparative Examples 2-3 had poor emulsification stability and did not adhere uniformly to the precursor, so the carbon fiber precursor could not be produced normally and could not be used as carbon fiber precursor treatment agents.

本発明の炭素繊維前駆体用処理剤は、炭素繊維前駆体用処理剤を製造する際に使用される処理剤であり、高品位の炭素繊維を製造するために有用である。本発明の炭素繊維前駆体用処理剤は、本発明の処理剤が処理されており、高品位の炭素繊維を製造するために有用である。本発明の炭素繊維の製造方法によって、高品位の炭素繊維が得られる。The carbon fiber precursor treatment agent of the present invention is a treatment agent used in the production of the carbon fiber precursor treatment agent, and is useful for producing high-quality carbon fibers. The carbon fiber precursor treatment agent of the present invention has been treated with the treatment agent of the present invention and is useful for producing high-quality carbon fibers. High-quality carbon fibers can be obtained by the carbon fiber production method of the present invention.

Claims (9)

アミノ基を有するシリコーン(A)及びジフェニルメタン骨格を有する芳香族化合物(B)を含有し、下記条件1及び下記条件2から選ばれる少なくとも1つを満たす、炭素繊維前駆体用処理剤であって、
前記芳香族化合物(B)が、水酸基とジフェニルメタン骨格とを有する芳香族化合物にアルキレンオキサイドを付加させた構造の化合物(B-1)(但し、ジフェニルメタン骨格及びエステル基を有する芳香族化合物(B-2)を除く)であり、
前記水酸基とジフェニルメタン骨格とを有する芳香族化合物にアルキレンオキサイドを付加させた構造の化合物(B-1)が、ビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノールBアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノールEアルキレンオキサイド付加物及びビスフェノールFアルキレンオキサイド付加物から選ばれる少なくとも1種であり、
前記条件1を満たす、炭素繊維前駆体用処理剤。
条件1:前記処理剤の酸価が0.1~30mgKOH/gである。
条件2:ブレンステッド酸化合物(D)を含有し、前記処理剤の不揮発分に占めるブレンステッド酸化合物(D)の割合が、0.05~10重量%である。
A treatment agent for carbon fiber precursors, comprising a silicone having an amino group (A) and an aromatic compound having a diphenylmethane skeleton (B), and satisfying at least one selected from the following conditions 1 and 2,
The aromatic compound (B) is a compound (B-1) having a structure in which an alkylene oxide is added to an aromatic compound having a hydroxyl group and a diphenylmethane skeleton (excluding aromatic compounds (B-2) having a diphenylmethane skeleton and an ester group).
The compound (B-1) having a structure in which an alkylene oxide is added to the aromatic compound having the hydroxyl group and the diphenylmethane skeleton is at least one selected from bisphenol A alkylene oxide adduct, bisphenol B alkylene oxide adduct, bisphenol E alkylene oxide adduct, and bisphenol F alkylene oxide adduct.
A treatment agent for carbon fiber precursors that satisfies the above condition 1.
Condition 1: The acid value of the treatment agent is 0.1 to 30 mg KOH/g.
Condition 2: The treatment agent contains Brønsted acid compound (D), and the proportion of Brønsted acid compound (D) in the non-volatile content of the treatment agent is 0.05 to 10% by weight.
前記処理剤の不揮発分に占める、前記芳香族化合物(B)の割合が、5~99重量%である、請求項1に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。 The carbon fiber precursor treatment agent according to claim 1, wherein the proportion of the aromatic compound (B) in the non-volatile content of the treatment agent is 5 to 99% by weight. 前記処理剤の不揮発分に占める、前記アミノ基を有するシリコーン(A)の割合が、1~90重量%であり、
前記処理剤の不揮発分に占める、前記芳香族化合物(B)の割合が、10~99重量%である、請求項1に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
The proportion of the amino group-containing silicone (A) in the non-volatile components of the treatment agent is 1 to 90% by weight.
The treatment agent for carbon fiber precursors according to claim 1, wherein the proportion of the aromatic compound (B) in the nonvolatile content of the treatment agent is 10 to 99% by weight.
脂肪族(ポリ)オキシアルキレン誘導体(C)を含有する、請求項1~3のいずれかに記載の炭素繊維前駆体用処理剤。 A treatment agent for carbon fiber precursors according to any one of claims 1 to 3, comprising an aliphatic (poly)oxyalkylene derivative (C). ブレンステッド酸化合物(D)を含有する、請求項1~3のいずれかに記載の炭素繊維前駆体用処理剤。 A treatment agent for carbon fiber precursors according to any one of claims 1 to 3, comprising a Brønsted acid compound (D). 前記条件1及び前記条件2を満たす、請求項1~3のいずれかに記載の炭素繊維前駆体用処理剤。 A treatment agent for carbon fiber precursors according to any one of claims 1 to 3, satisfying conditions 1 and 2. アセチレン系化合物(E)を含有する、請求項1~3のいずれかに記載の炭素繊維前駆体用処理剤。 A treatment agent for carbon fiber precursors according to any one of claims 1 to 3, comprising an acetylene compound (E). 炭素繊維前駆体の原料炭素繊維前駆体に、請求項1~3のいずれかに記載の炭素繊維前駆体用処理剤を付着させてなる、炭素繊維前駆体。 A carbon fiber precursor obtained by attaching a carbon fiber precursor raw material to a carbon fiber precursor treatment agent according to any one of claims 1 to 3. 請求項8に記載の炭素繊維前駆体を、耐炎化繊維に転換する耐炎化処理工程と、前記耐炎化繊維をさらに炭化させる炭素化処理工程とを含む、炭素繊維の製造方法。
A method for producing carbon fibers, comprising: a flame-retardant treatment step of converting the carbon fiber precursor described in claim 8 into flame-retardant fibers; and a carbonization treatment step of further carbonizing the flame-retardant fibers.
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