[發明專利]一種乳液型碳纖維上漿劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201210352427.9
• 申請日: 2012-09-20
• 公開（公告）號: CN102828416A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 雷震;宋威;黃險波;曾祥斌;蔡彤旻;辛偉;馬雷
• 申請（專利權）人: 金發科技股份有限公司;上海金發科技發展有限公司
• 主分類號: D06M15/55
• 分類號: D06M15/55;D06M11/13;D06M11/55;D06M11/65;C08K9/04;C08K7/06;C08K3/04;C08L101/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃磊

技術領域

本發明屬于碳纖維生產領域，具體涉及一種乳液型碳纖維上漿劑及其制備方法與應用。

背景技術

在碳纖維增強復合材料中，用于增強的碳纖維和基體樹脂之間使用上漿劑作為過渡層，上漿劑既能很好地連接碳纖維，又能很好地連接基體樹脂，使碳纖維增強復合材料成為一個整體，具有很強的整體性能。

專利CN1318686C公開了一種碳纖維用上漿劑，該碳纖維用上漿劑含有：（A）分子中至少具有一個環氧基的化合物，（B）具有以銨離子作為對離子的陰離子型表面活性劑，（C）非離子型表面活性劑。

但是，上述的碳纖維上漿劑的儲存和使用穩定性較差，在儲存和使用過程中會出現乳液分層、乳液濃度分布不均，甚至過早發生破乳、絮凝、團聚等，上漿劑出現分層、下沉、混濁等現象，無法進行碳纖維上漿，且在使用及輸送過程中不能進行較為快速的攪拌，這對碳纖維生產帶來了極大的不便，而且對碳纖維及其復合材料的整體性能也帶來很大的不利影響。

發明內容

為了克服上述的現有的碳纖維上漿劑存在的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種儲存和使用穩定性好的乳液型碳纖維上漿劑，在儲存和使用過程中不會出現乳液分層、乳液濃度分布不均現象，且在使用及輸送過程中可以進行較為快速的攪拌，確保了上漿劑的性能在儲存和使用過程中不發生變化，極大地保證了碳纖維及其復合材料有較高的整體性能。

本發明的另一目的在于提供上述乳液型碳纖維上漿劑的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述乳液型碳纖維上漿劑的用途。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種乳液型碳纖維上漿劑，含有以下質量百分比的成分：

環氧樹脂：2-50%

水：35-97%

表面活性劑：0.5-15%

無機銨鹽：0.1-2.0%。

所述的環氧樹脂是指分子中至少含有一個環氧基的化合物，優選雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂或酚醛環氧樹脂中的一種。

所述的水優選去離子水。

表面活性劑是起到乳化的作用，所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑和/或非離子表面活性劑；

所述的陰離子表面活性劑為有機銨（氨）鹽和/或胺類化合物，其含有如式1、式2、式3或式4所示的疏水基團，

式1

式2

式3

式4

式1-4中，R₁、R₂、R₃分別是獨立的氫原子或C₁～C₃的鏈狀烴基；R₄為2價脂肪族烴基；m是1～3的整數。

所述的非離子表面活性劑為高級醇醚型的聚烯化氧乙烯加成物、高級脂肪酸型的聚烯化氧乙烯加成物、烷基苯基醚型的聚烯化氧乙烯加成物或PO/EO嵌段型聚醚化合物中的一種以上；所述的非離子表面活性劑優選聚氧化乙烯烷基醚、聚氧化乙烯烷基苯醚、聚氧化乙烯脂肪酸酯、聚氧化乙烯脂肪酸氨基醚、多元醇脂肪酸酯、聚氧化乙烯多元醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、醇酰胺或聚氧化烷基嵌段芳聚物中的一種以上。

無機銨鹽是起到穩定劑的作用。所述的無機銨鹽為氯化銨、硫酸銨或硝酸銨；這其中，氯化銨的穩定效果最好，因此所述的無機銨鹽優選氯化銨，這是由于氯化銨分子與環氧樹脂分子和水分子間的氫鍵作用、離子鍵作用較強，有利于兩相結合并穩定存在。

上述乳液型碳纖維上漿劑的制備方法，包括以下步驟：

取環氧樹脂、水與表面活性劑混合，500-1000r/min的轉速下攪拌50-90min；然后在5000-10000r/min的轉速下攪拌乳化10-30min；接著加入無機銨鹽，500-1000r/min的轉速下攪拌10-20min，得到乳液型碳纖維上漿劑；

所述的攪拌均是在40-80℃下進行。

上述的乳液型碳纖維上漿劑可以用在碳纖維復合材料中，作為過渡層連接碳纖維和基體樹脂。

一種碳纖維，含有上述的乳液型碳纖維上漿劑，乳液型碳纖維上漿劑的質量為碳纖維總質量的0.1-5%。

一種碳纖維復合材料，含有上述的碳纖維。