[發明專利]多元醇改性環氧樹脂碳纖維乳液上漿劑組分及其制備方法

無效

• 申請號: 201010217247.0
• 申請日: 2010-06-23
• 公開（公告）號: CN101886336A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 肇研;段躍新;丁東;劉千;羅云烽;湯冰潔;董安琪
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: D06M15/55
• 分類號: D06M15/55;D06M15/53;C08G59/14;C08G65/48;C08G81/00;D06M101/40
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 官漢增

技術領域

本發明屬于精細化工技術領域，具體涉及一種含有高分子聚合物的多元醇改性環氧樹脂碳纖維乳液上漿劑組分及其制備方法。

背景技術

碳纖維是脆性材料，在生產及加工過程中，經機械摩擦容易產生起毛及單絲斷裂等現象。毛絲的存在使基體不能充分浸潤碳纖維，在復合材料中易產生孔隙，影響復合材料的力學性能，因而要對碳纖維上漿。上漿就是在表面處理過的碳纖維表面上涂一層保護膠。它能使纖維集束，改善深加工性能，減少纖維間的摩擦，提高其與基體之間的連接。現有技術中有用過芳香族縮水甘油醚及芳香族縮水甘油胺作為碳纖維的上漿劑，但它不能滿足碳纖維的加工要求；也有將雙酚A型環氧樹脂用POE非離子表面活性劑作為乳化劑，制成水性乳狀液的上漿劑和四縮水甘油基苯二胺的上漿劑雖然能提高復合材料的界面性能，但同樣很難解決碳纖維織造時產生的起毛和斷絲問題；還有采用雙酚A型環氧樹脂，用聚氧化乙烯壬基酚醚(OP-10)和聚氧乙烯去水山梨醇單油酸酯(T-80)復合乳化劑，使用改性劑丙烯酸和醋酸乙烯酯，制成水性乳液型碳纖維上漿劑。該方法由于外加乳化劑與樹脂的相容性不好，隨著存放時間的增加，常常會發生破乳現象。

發明內容

本發明為了滿足市場對于乳液型環氧樹脂上漿劑產品的需求，并解決乳液型環氧樹脂上漿劑的制備問題，解決碳纖維織造時產生的起毛和斷絲問題，提供一種多元醇改性環氧樹脂碳纖維乳液上漿劑組分及其制備方法，所述的多元醇改性環氧樹脂碳纖維乳液上漿劑組分采用環氧樹脂作為上漿劑組分的主體，多元醇用作改性劑?，F有技術中采用外加乳化劑，因為乳化劑中不含有與基體樹脂相近的環氧基團，所以外加乳化劑的加入會影響環氧樹脂基體的固化過程和固化后的性質，而且乳化得到的乳液容易破乳分層，上漿后在纖維上殘留外加乳化劑。本發明的上漿劑乳液組分在制備過程中未加外來的乳化劑，屬于自乳化體系，克服了上述缺點。本發明中所用引發劑為鹽酸、過硫酸銨或過硫酸鉀，它能使環氧開環反應更容易進行。如不加引發劑，環氧開環反應所需的反應溫度較高，此時環氧樹脂鏈端上本身所帶的羥基與環氧基團進行開環反應，環氧樹脂會固化，因此，引發劑的加入不僅使得環氧開環反應更易進行，而且降低了反應溫度，抑制了副反應的發生。

本發明提供上漿劑組分是通過如下步驟實現的：

步驟一、將改性劑、環氧樹脂、引發劑以一定重量比均勻混合，在60～120℃溫度下，加熱攪拌2小時，制得改性環氧樹脂。所述多元醇與環氧樹脂摩爾比1∶1.5～1.5∶1，引發劑質量為多元醇與環氧樹脂質量之和的0.1～1％。

步驟二、若采用的引發劑是鹽酸溶液，則向步驟一中制備的改性環氧樹脂溶液中滴加氨水，使溶液呈中性，在60～120℃環境下繼續加熱攪拌1小時。然后在70℃溫度下，向上述的中性溶液中加入去離子水，攪拌并分散均勻使得溶液發生自乳化，制得改性環氧樹脂乳液。若采用的引發劑是過硫酸鉀或過硫酸銨溶液，則將該改性環氧樹脂中與一定量的去離子水均勻混合，在70℃條件下攪拌分散，制備改性環氧樹脂乳液。該改性環氧樹脂乳液即為多元醇改性環氧樹脂碳纖維乳液上漿劑組分。

上述制備過程中發生的反應過程如下：

本發明優點在于：

1.在穩定性方面由于不使用外加乳化劑，得到的改性環氧樹脂分子具有親水性，因而能溶于水形成穩定的改性環氧樹脂乳液，靜置穩定性，PH值穩定性及高溫穩定性優異；

2.得到的白色乳液粒徑分布均勻，粘度適中，上漿效果好；

3.用該上漿劑組分涂敷的碳纖維與未上漿碳纖維相比，毛絲量少，集束性能好。

4.該改性環氧樹脂分子一端是環氧基團，另一端是聚醚鍵的結構從理論上該上漿劑組分能提高復合材料的界面性能。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明提供的多元醇改性環氧樹脂碳纖維乳液上漿劑組分及其制備方法進行詳細說明。

實施例1

取聚乙二醇1000作為改性劑，鹽酸為引發劑，環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂。按照聚乙二醇與雙酚A型環氧樹脂的摩爾比1.5∶1稱取原料，并按照聚乙二醇與雙酚A型環氧樹脂質量之和的0.1％稱取鹽酸質量，然后將上述三種原料混合，并置于60℃環境下，加熱攪拌2小時，得到改性環氧樹脂。混合的過程中發生如下的反應：