[發(fā)明專利]用于增強纖維的后-涂布組合物

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201680068593.2
• 申請日: 2016-10-07
• 公開（公告）號: CN108291072A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·哈特曼;C·E·桑托斯;D·L·莫爾納
• 申請（專利權(quán)）人: OCV智識資本有限責(zé)任公司
• 主分類號: C08L39/06
• 分類號: C08L39/06;C03C25/12;C08J5/06;C08L31/04;D06M15/00;C08L75/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 陳季壯

公開了用于涂布纖維絲束的含水后涂布組合物。該含水組合物包括約0.5至約5.0wt％成膜劑固體和約0.05至約2.0wt％增容劑固體。增容劑可以是至少一種硅酮?基偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋯酸酯偶聯(lián)劑，戊二醛，和季銨鹽抗靜電劑。

背景技術(shù)

纖維增強的復(fù)合材料由包埋在基體材料內(nèi)或粘結(jié)到基體材料上的纖維組成，所述基體材料在材料之間具有不同的界面。一般地，纖維是承載構(gòu)件，而周圍的基體保持纖維在所需的位置和取向內(nèi)，充當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)移介質(zhì)，并保護纖維避免環(huán)境損壞。當(dāng)今商業(yè)使用的常見類型的纖維包括各種類型的玻璃，碳，和合成纖維。

公知纖維和基體材料之間的界面在決定復(fù)合材料的各種機械性能方面扮演重要作用。在纖維和基體材料之間的應(yīng)力轉(zhuǎn)移效率大部分由界面處的分子相互作用決定。控制復(fù)合材料性能的有效方式是使用施膠組合物，通過纖維表面處理。例如，已知在施加到玻璃纖維上的施膠組合物中使用硅烷偶聯(lián)劑，在玻璃纖維和基體樹脂之間的界面處改進界面粘合。在玻璃纖維和硅烷偶聯(lián)劑之間的界面處，硅烷中的羥基對無機玻璃纖維呈反應(yīng)性，與玻璃纖維的表面形成化學(xué)鍵，而其他反應(yīng)性基團(例如，乙烯基，環(huán)氧基，甲基丙烯酰基，氨基，和巰基)對各種有機樹脂呈反應(yīng)性，以形成化學(xué)鍵。

然而，碳纖維在許多應(yīng)用中具有加工難度，這可導(dǎo)致減慢產(chǎn)品的制造。碳纖維可能發(fā)脆且具有低的耐磨性，和因此在下游加工期間容易生成起毛或斷裂的繩股。另外，至少部分由于它們具有疏水性質(zhì)，因此在常規(guī)的樹脂基體內(nèi)，碳纖維不如其他增強纖維，例如玻璃纖維那樣容易相互作用(interface)或潤濕(即，呈現(xiàn)并保持水性涂層)。潤濕是指樹脂鍵合到纖維表面上并在其上均勻地鋪展的能力。

以前改進碳纖維潤濕性的嘗試牽涉將碳纖維暴露于氧化表面處理劑下和隨后施加施膠組合物到纖維上。例如，美國專利No.3,957,716公開了用含環(huán)氧化合物的施膠組合物涂布碳纖維，所述環(huán)氧化合物選自聚縮水甘油基醚，脂環(huán)族聚環(huán)氧化物及其混合物。

然而，盡管與未-施膠的碳纖維相比，這種施膠組合物可輔助改進碳纖維的加工，但施膠組合物單獨仍然必須克服與許多樹脂體系，例如不飽和聚酯或聚酰胺的相容性問題。

發(fā)明概述

根據(jù)本發(fā)明總體發(fā)明構(gòu)思的各方面，公開了一種用于涂布纖維絲束的后涂布組合物。該后涂布組合物包括約0.5至約5.0wt％(包括在這些端點之間的任何和所有重量百分比)含一種或多種聚乙烯吡咯烷酮，聚乙酸乙烯酯，和聚氨酯的成膜劑固體；約0.05至約5.0wt％(包括在這些端點之間的任何和所有重量百分比)的增容劑固體；和水。增容劑可包括硅酮-基偶聯(lián)劑，例如一種或多種的氨丙基三乙氧基硅烷(A-1100)，甲基-三甲氧基硅烷(A-163)，和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(A-174)，鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋯酸酯偶聯(lián)劑，有機二醛，和季銨鹽抗靜電劑。

在一些例舉的實施方案中，纖維包括至少一種玻璃，碳。芳族聚酰胺，聚酯，聚烯烴，聚酰胺，碳化硅(SiC)，和氮化硼纖維。在一些例舉的實施方案中，纖維是含不多于12,000根長絲，或約1,000至約6,000根長絲，或約2,000至約3,000根長絲的碳纖維束。

在一些例舉的實施方案中，成膜劑由聚乙烯吡咯烷酮組成。聚乙烯吡咯烷酮的分子量可以是1,000,000至1,700,000。