[發明專利]一種纖維用水性環氧樹脂乳液及其制備方法

在審

• 申請號: 201710165873.1
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106928658A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 王西民;劉旭軍
• 申請（專利權）人: 上海潤碳新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08G59/16;C08G59/14;C08J3/03;D06M15/55
• 代理公司: 上海三方專利事務所31127
• 代理人: 吳瑋,胡薇

[技術領域]

本發明屬于復合材料技術領域，具體涉及一種新型低摩擦、高韌性的水性環氧樹脂乳液及其制備方法，尤其是涉及一種纖維用水性環氧樹脂乳液及其制備方法。

[背景技術]

隨著低碳經濟和環保經濟時代的到來，水性材料替代傳統溶劑型材料成為必然的發展趨勢。纖維是國家重點支持的行業，尤其是碳纖維等高性能纖維由于在國家安全領域的特殊作用，獲得了更多關注。

浸潤劑是生產高性能碳纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維用浸潤劑不可或缺的材料，對纖維的性能起著決定性的作用。水性環氧樹脂乳液作為浸潤劑中主要的組分，用作集束、保護纖維，并提供良好的復合材料界面性能，對纖維的加工性能及制品性能起著決定性的影響。

針對纖維用水性環氧樹脂人們開展了一些研究及應用，但尚存在一些問題。在纖維生產過程中，毛絲率高、纖維表面損傷、斷裂是造成纖維成品率低、性能達不到設計要求的主要原因，通過對現有水性環氧樹脂乳液的改進是解決上述問題的一種重要途徑。

[發明內容]

本發明的目的在于制備一種具有低摩擦、高韌性的纖維用水性環氧樹脂乳液，在生產過程中，低摩擦使傳輸過程中的纖維與傳動輥、擠液膠輥之間的摩擦系數降低，表面不易發生損傷，毛絲率降低；高韌性提高了纖維抗變形能力，降低了纖維的脆性斷裂。

為實現上述目的，本發明提出的纖維用水性環氧樹脂乳液，它包括改性環氧樹脂、助溶劑和水，所述水性環氧樹脂乳液按以下重量百分比組成，以環氧樹脂的重量為基礎計：改性環氧樹脂100％，助溶劑0-10％，適量水；

所述的改性環氧樹脂包括：環氧樹脂、烯丙基雙酚A、氟化丙烯酸酯、聚氧乙烯基醚、異氰酸酯和催化劑。在所述改性環氧樹脂中各組分質量比如下，以環氧樹脂質量為基礎計：

環氧樹脂與烯丙基雙酚A的質量比為100：2-100:10；

環氧樹脂與氟化丙烯酸酯的質量比為100:1-100:8；

環氧樹脂與聚氧乙烯基醚的質量比為100：10-100:20；

環氧樹脂與異氰酸酯的質量比為100：1-100:5；

催化劑的用量為體系總重量的0.01-0.1。

所述的助溶劑為丙二醇甲醚，卡必醇及雙丙酮中的一種或兩種以上的混合物；

所述的環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂、酚醛環氧、雙酚F型環氧樹脂、脂環族環氧中的一種或兩種以上的混合物。

所述的催化劑為三苯基磷化氫、2-乙基-4-甲基咪唑及2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚中的一種或幾種。

所述的改性環氧樹脂的合成方法為：首先將烯丙基雙酚A、氟化丙烯酸酯加入到反應器中，加熱升溫至60-90℃，然后向體系中滴加異氰酸酯和催化劑，滴加完畢后保溫2-3小時；隨后加入環氧樹脂和聚氧乙烯基醚，在90-120℃繼續反應3-4小時，得淺黃色粘稠改性環氧樹脂。

該水性環氧樹脂乳液的具體制備方法為：先將水和助溶劑充分混合；反應器中加入改性環氧樹脂，加熱到50-90℃；將混合好的水和助溶劑加入上述改性環氧樹脂中，攪拌1-2小時。再通過均質機進行均質化處理，得固含量30-65％的乳白色均勻穩定的水性環氧樹脂乳液。

本發明合成的改性環氧樹脂，該改性環氧樹脂中由于含有低表面能和柔性官能團，制得的水性環氧乳液具有低的摩擦系數和高柔韌性。通過本發明制備的水性環氧樹脂乳液粒徑小且分布均勻，乳液穩定性好，可用于生產高性能纖維浸潤劑，也可用于復合材料的生產。

[具體實施方式]

下面通過實施例進一步說明本發明，但本發明決不僅局限于這些實施例。

實施例1

首先將8Kg烯丙基雙酚A、3Kg氟化丙烯酸酯加入到反應器中，加熱升溫至75℃，然后向體系中滴加1.2Kg異氰酸酯和0.3Kg三苯基磷化氫，滴加完畢后保溫2小時；隨后加入100Kg雙酚A環氧樹脂和15Kg聚氧乙烯基醚，在110℃繼續反應3小時，得淺黃色粘稠改性環氧樹脂。

先將120Kg水和丙二醇甲醚7.2Kg充分混合；反應器中加入改性環氧樹脂，加熱到70℃；將混合好的水和助溶劑加入上述改性環氧樹脂中，攪拌1.5小時。再通過均質機進行均質化處理，得固含量50％的乳白色均勻穩定的水性環氧樹脂乳液。

粘度：160mPa.s(25℃)

固含量：50％

分散相粒徑：0.48μm；

乳液離心穩定性：4000rpm,40min不分層。

實施例2