[發(fā)明專利]一種乳液型碳纖維用上漿劑及其制備方法和用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210566771.8
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103046346A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷震;黃險波;蔡彤旻;宋威;黃有平;謝懷玉
• 申請（專利權(quán)）人: 金發(fā)科技股份有限公司;上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: D06M15/55
• 分類號: D06M15/55;D06M13/165;D06M13/268;C08J5/06;C08L81/06;C08K9/04;C08K7/06;D06M101/40
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 黃磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于碳纖維生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種乳液型碳纖維用上漿劑及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

在碳纖維增強復(fù)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(fù)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(huán)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，應(yīng)用上述的碳纖維上漿劑上漿后的碳纖維制成的熱塑性樹脂復(fù)合材料（CFRTP），上漿劑過渡連接層中的環(huán)氧樹脂與碳纖維間的化學(xué)鍵合力作用較強，而與熱塑性樹脂基體間的化學(xué)鍵合力作用較弱，整體上碳纖維與熱塑性樹脂基體之間的連接作用也就不強。因而所制成的碳纖維熱塑性樹脂復(fù)合材料層間剪切強度較小，對碳纖維復(fù)合材料的整體性能造成了極大的不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服以現(xiàn)有的碳纖維上漿劑制成的碳纖維復(fù)合材料層間剪切強度較小的缺陷，本發(fā)明的首要目的在于提供一種乳液型碳纖維用上漿劑，本發(fā)明的上漿劑能極大地提高碳纖維復(fù)合材料的層間剪切強度，保證碳纖維復(fù)合材料有較高的整體性能。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述的乳液型碳纖維用上漿劑的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述的乳液型碳纖維用上漿劑的用途。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種乳液型碳纖維用上漿劑，其制備原料包括以下質(zhì)量百分比的成分：

環(huán)氧樹脂：2-40%

改性劑：1-20%

水：0-96.5%

表面活性劑：0.5-15%。

所述的環(huán)氧樹脂是指分子中含有至少一個環(huán)氧基的化合物，優(yōu)選雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂或酚醛環(huán)氧樹脂中的一種。

所述的改性劑是指分子中含有苯氧基和/或苯砜基的化合物，其結(jié)構(gòu)如式I或式II所示；式I中，R₁是氫原子、烴基、烷氧基、羥基、羧基、醛基、酮基、氨基、鹵素、酰胺基、酯基或硅氧基，R₂是氫原子或烴基；式II中，R₃是氫原子、烴基、烷氧基、羥基、羧基、醛基、酮基、氨基、鹵素、酰胺基、酯基或硅氧基，R₄是氫原子、烴基、氨基或鹵素；所述的改性劑優(yōu)選二苯醚和/或二苯砜；

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和式4中，R₁、R₂、R₃為H或C₁-C₃的鏈狀烴基；R₄為2價脂肪族烴基；m是1～3的整數(shù)。

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，優(yōu)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。

上述的乳液型碳纖維用上漿劑的制備方法，包括以下步驟：

取表面活性劑加入水中，攪勻；再加入環(huán)氧樹脂、改性劑，500-1000r/min下攪拌60-100min；然后在5000-10000r/min下攪拌剪切乳化15-35min；最后在500-1000r/min下攪拌15-25min，得到乳液型碳纖維用上漿劑；

以上的操作均是在40-80℃下進行。

上述的乳液型碳纖維用上漿劑可以用在碳纖維復(fù)合材料中，作為過渡層連接碳纖維和樹脂基體。

一種碳纖維，含有上述的乳液型碳纖維用上漿劑，乳液型碳纖維用上漿劑的質(zhì)量為碳纖維總質(zhì)量的0.1-5%。

一種碳纖維復(fù)合材料，含有上述的碳纖維；

所述的碳纖維復(fù)合材料優(yōu)選聚砜（PSF）樹脂基、聚芳砜（PASF）樹脂基或聚醚砜（PESF）樹脂基碳纖維復(fù)合材料。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果：