[發(fā)明專利]一種含碳納米管熱塑性上漿劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210343996.7
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102817241A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉文博;張舒;王榮國;郝立峰;楊帆;矯維成;李曉琴
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: D06M15/53
• 分類號: D06M15/53;D06M11/74;C08L61/16;C08L77/00;C08K9/04;C08K7/00;C08K7/14;C08K3/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 金永煥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱塑性上漿劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

纖維（玻璃纖維、碳纖維以及芳綸纖維等）作為重要的增強(qiáng)材料已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于航空航天、體育休閑用品、土木建筑、電子產(chǎn)品、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。但是纖維在紡織的過程中容易因摩擦而產(chǎn)生起毛、斷絲等現(xiàn)象，故纖維紡織的最后一步工序通常為上漿工藝，即在纖維表面涂覆上漿劑。上漿劑既可以保護(hù)纖維，也可以提高纖維與樹脂基體的浸潤性而提高工藝可加工性；同時上漿劑也提高了纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的界面結(jié)合性能。纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料因其具有疲勞性能好、抗沖擊性能好、韌性好、成型工藝性好和成型周期短以及可以重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。但是經(jīng)現(xiàn)有方法制備的熱塑性上漿劑上漿的纖維用于增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料因其熱塑性樹脂基體在成型過程中不會（或者是很少）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使得纖維與樹脂間界面結(jié)合強(qiáng)度低，使得復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決經(jīng)現(xiàn)有方法制備的熱塑性上漿劑在纖維上的應(yīng)用所得到的上漿纖維，在增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料的過程中，纖維與樹脂間的界面結(jié)合強(qiáng)度低而使得復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度較低的問題，而提供了一種含碳納米管熱塑性上漿劑及其制備方法和應(yīng)用。

一種含碳納米管熱塑性上漿劑是由碳納米管、高性能熱塑性樹脂、助劑和有機(jī)溶劑制備而成；其中，高性能熱塑性樹脂為含二氮雜萘聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚酮樹脂、含羧基側(cè)基的聚芳醚酮樹脂和含二氮雜萘聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚砜酮樹脂中的一種或其中幾種的組合；助劑為聚氧乙烯與聚氧丙烯醚的混合物、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和仲辛醇聚氧乙烯醚中的一種或其中幾種的組合，碳納米管與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為（0.0005~0.03）∶1，高性能熱塑性樹脂與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為（0.001~0.05）∶1，助劑與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為（0.001~0.03）∶1。

一種含碳納米管熱塑性上漿劑的制備方法，具體是按以下步驟完成的：

一、向有機(jī)溶劑中，加入碳納米管，分散，配制成碳納米管分散液；其中，碳納米管與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為（0.0005~0.03）∶1；

二、向步驟一中制備的碳納米管分散液中，加入高性能熱塑性樹脂，待完全溶解后，加入助劑，以1000r/min~16000r/min的攪拌速率機(jī)械攪拌20min~40min后，即得到含碳納米管熱塑性上漿劑；

其中，高性能熱塑性樹脂為含二氮雜萘聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚酮樹脂、含羧基側(cè)基的聚芳醚酮和含二氮雜萘聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚砜酮樹脂中的一種或其中幾種的組合；助劑為聚氧乙烯與聚氧丙烯醚的混合物、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和仲辛醇聚氧乙烯醚中的一種或其中幾種的組合，高性能熱塑性樹脂與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為（0.001~0.05）∶1，助劑與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為（0.001~0.03）∶1。

一種含碳納米管熱塑性上漿劑的應(yīng)用為含碳納米管熱塑性上漿劑在纖維上的應(yīng)用，其中，纖維為碳纖維、玻璃纖維或芳綸纖維。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

一、本發(fā)明提供的一種含碳納米管熱塑性上漿劑為溶劑型上漿劑，溶液穩(wěn)定性高，靜置兩周，無明顯分層和沉淀；

二、本發(fā)明提供的一種含碳納米管熱塑性上漿劑的制備方法，使用溶劑為常用的有機(jī)溶劑，制備方法簡單，便于操作；

三、本發(fā)明提供的經(jīng)一種含碳納米管熱塑性上漿劑上漿的纖維可以承受較高溫度，在350℃時熱失重僅為0.82%；

四、采用本發(fā)明提供的經(jīng)一種含碳納米管熱塑性上漿劑上漿的纖維，增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度得到了顯著提高：對于玻璃纖維（未上漿）增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料，界面剪切強(qiáng)度為39MPa，而對于玻璃纖維（含碳納米管熱塑性上漿劑上漿）增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料，界面剪切強(qiáng)度為46MPa；對于碳纖維（未上漿）增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料，界面剪切強(qiáng)度為39MPa，而對于碳纖維（含碳納米管熱塑性上漿劑上漿）增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料，界面剪切強(qiáng)度為57MPa；對于芳綸纖維（未上漿）增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料，界面剪切強(qiáng)度為35MPa，而對于芳綸纖維（含碳納米管熱塑性上漿劑上漿）增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料，界面剪切強(qiáng)度為50MPa。

附圖說明

圖1為試驗二中含碳納米管熱塑性上漿劑上漿的碳纖維的熱重分析圖。

具體實(shí)施方式

以下給出本發(fā)明的具體實(shí)施方式來作進(jìn)一步的說明，然而本發(fā)明技術(shù)方案卻不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式。