[發明專利]一種含碳納米管的玻璃纖維浸潤劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410338884.1
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN104086094A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 王榮國;劉文博;王杰;楊帆;矯維成;徐忠海;魏海旭
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C03C25/44
• 分類號: C03C25/44;C03C25/36
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及浸潤劑及其制備方法和應用。

背景技術

玻璃纖維紡織材料被廣泛地應用于石油化工、建筑裝飾、絕熱保溫領域。未經處理的玻璃纖維非常脆，常需要表面涂覆浸潤劑來改善它的性能。不同的浸潤劑能賦予玻璃纖維不同的性能，無捻粗砂必須具備優良的紡織性能才可以滿足不同產品的需求，紡織型浸潤劑不僅可提高玻纖的紡織性，而且可增加玻纖布的強度。浸潤劑原材料和配方技術是制造高質量的玻纖的最關鍵的要素，也是玻纖生產過程必不可少的環節。行業中將其形象地比作“芯片制造技術”。

國內很多中小型玻纖企業還不具備研發、調試浸潤劑配方的能力，古老的石蠟型浸潤劑、711浸潤劑、811浸潤劑仍在使用，使得玻纖產品質量提不上來，更別提生產多品種、高利潤、小批量的玻纖產品。

目前，浸潤劑成膜劑有五大類：環氧、聚酯、PVAC、丙烯酸酯及聚氨酯。而環氧乳液成膜劑是最常見也是性能很好的一種，但現有浸潤劑存在利用其處理玻璃纖維后，玻璃纖維復合材料界面剪切強度不高的問題。

發明內容

本發明要解決現有浸潤劑存在利用其處理玻璃纖維后，玻璃纖維復合材料界面剪切強度不高的問題，而提供一種含碳納米管的玻璃纖維浸潤劑及其制備方法和應用。

一種含碳納米管的玻璃纖維浸潤劑，含碳納米管的玻璃纖維浸潤劑按質量份數由0.001份～2份羥基化碳納米管、1份～5份表面活性劑、0.005份～1份抗靜電劑、1.5份～75份去離子水和17份～97.5份環氧樹脂乳液體系制備而成。

一種含碳納米管的玻璃纖維浸潤劑的制備方法，含碳納米管的玻璃纖維浸潤劑的制備方法是按以下步驟完成的：

一、羧基化碳納米管的制備：將碳納米管浸漬到強氧化溶液中，在功率為400W～800W，頻率為20kHz～120kHz的超聲儀中處理0.2h～2h，然后在溫度為40℃～95℃的水浴中反應3h～12h，再加入去離子水稀釋，冷卻至室溫抽濾，得到濾渣，濾渣用去離子水洗滌并抽濾直至洗滌液的pH為7，最后將洗滌后的濾渣放入溫度為80℃～140℃的真空烘箱中干燥2h～12h，即得到羧基化碳納米管；

所述碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管或多壁碳納米管，直徑為0.8nm～100nm，長度為0.5μm～50μm；

所述的強氧化溶液為質量分數為68％～75％的濃硝酸、質量分數為30％～40％的雙氧水、強氧化溶液A或強氧化溶液B；其中所述的強氧化溶液A是質量分數為95％～98％的濃硫酸和質量分數為68％～75％的濃硝酸的混合溶液，強氧化溶液A中質量分數為95％～98％的濃硫酸與質量分數為68％～75％的濃硝酸的體積比為1:(0.2～1)；所述的強氧化溶液B是質量分數為36％～38％的鹽酸和質量分數為30％～40％的雙氧水的混合溶液，強氧化溶液B中質量分數為36％～38％的鹽酸與質量分數為30％～40％的雙氧水的體積比為1:(1～10)；

所述碳納米管的質量與強氧化溶液的體積比為1g:(100～1000)mL；

二、羥基化碳納米管的制備：①、將羧基化碳納米管和催化劑加入到有機溶劑中，在功率為400W～800W及頻率為20kHz～120kHz下，破碎超聲0.2h～2h，得到碳納米管混合液；

所述的羧基化碳納米管與催化劑的質量之比為1:(0.1～0.5)；所述的羧基化碳納米管與有機溶劑的質量之比為1:(10～100)；所述的催化劑為2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯和N,N-二異丙基乙胺的混合物，所述的2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯與N,N-二異丙基乙胺的物質的量比為1:(1～10)；

②、將3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到乙醇和水的混液中水解1h～48h，得到3-氨丙基三乙氧基硅烷水解液；所述的3-氨丙基三乙氧基硅烷與乙醇的質量之比為1:(1～10)；所述的乙醇和水的體積之比為1:(0.1～1)；

③、將碳納米管混合液與3-氨丙基三乙氧基硅烷水解液混合，在溫度為20℃～60℃、功率為200W～400W及頻率為10kHz～30kHz的超聲儀中反應3h～12h，再以速度為3000r/min～15000r/min將反應后的溶液進行離心，并用甲醇對沉淀物洗滌抽濾3次～8次，然后將洗滌后的沉淀物放入溫度為80℃～140℃的真空烘箱干燥2h～12h，得到羥基化碳納米管；所述的碳納米管混合液與3-氨丙基三乙氧基硅烷水解液的體積比為1:(0.1～1)；