[發(fā)明專(zhuān)利]一種乳液型碳纖維上漿劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710757959.3
• 申請(qǐng)日: 2017-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107501466B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅元聰;張笑晴;雷彩紅;徐睿杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08F220/14
• 分類(lèi)號(hào): C08F220/14;C08F220/44;C08F212/08;C08F220/18;C08F220/58;C08F222/38;D06M15/263;D06M15/31;D06M15/233;D06M101/40
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發(fā)明提供了一種乳液型碳纖維上漿劑，由功能硬單體、丙烯酰胺和長(zhǎng)碳側(cè)鏈丙烯酸酯在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行聚合反應(yīng)制備得到；所述功能硬單體為甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯腈。上述功能硬單體的加入能提高乳液膠膜的強(qiáng)度，丙烯酰胺能提高乳液膠膜對(duì)碳纖維表面的粘附性能。長(zhǎng)碳鏈丙烯酸酯能提供長(zhǎng)碳側(cè)鏈，提高纖維與熱塑性樹(shù)脂基體的相容性。最終制備得到的碳纖維上漿劑具有較低的固含量和較高的硬度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳纖維復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種乳液型碳纖維上漿劑及其制備方法。

背景技術(shù)

碳纖維是一種高比模量、高比強(qiáng)度、密度低、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小的優(yōu)異材料，被廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車(chē)等高端領(lǐng)域。但是碳纖維在生產(chǎn)加工過(guò)程中會(huì)受到一定的磨損、起毛、破壞，從而降低其力學(xué)性能，這大大影響了碳纖維的應(yīng)用。

涂層上漿處理不但能夠提高碳纖維的集束性，保護(hù)碳纖維，還能很好的改善碳纖維復(fù)合材料的界面性能，如中國(guó)專(zhuān)利CN201610264018.1提及到采用雙親改性納米片層二硒化鉬助劑的上漿劑，提高碳纖維在加工過(guò)程中的耐磨性與潤(rùn)滑性。但上述方法中加入大量小分子的硅油與分散劑，不利于碳纖維與塑料基體間的粘合。目前，開(kāi)發(fā)一種改善相容性及碳纖維加工性能的高分子上漿劑是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

丙烯酸酯共聚物原料來(lái)源廣泛，具有良好的粘附性能及成膜性能，中國(guó)專(zhuān)利CN201410509042.8提及到采用乳液聚合的方法制備一種具有核殼結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯乳液作為防水涂料。但上述方法制備的乳液固含量低，膠膜硬度低，未能起到對(duì)碳纖維的保護(hù)作用。

基于以上，開(kāi)發(fā)一種高固含量丙烯酸酯乳液型碳纖維上漿劑，能在碳纖維表面形成一定強(qiáng)度的保護(hù)膜的同時(shí)，改善熱塑性基體復(fù)合材料的界面性能，滿足材料力學(xué)性能已成為發(fā)展的重要方向。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種乳液型碳纖維上漿劑及其制備方法，具體涉及一種丙烯酸酯基乳液型碳纖維上漿劑及其制備方法，制備的上漿劑具有較低的固含量，較高的硬度。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種乳液型碳纖維上漿劑，由功能硬單體、丙烯酰胺和長(zhǎng)碳側(cè)鏈丙烯酸酯在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行聚合反應(yīng)制備得到；

所述功能硬單體為甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯腈。

所述功能硬單體、丙烯酰胺和長(zhǎng)碳側(cè)鏈丙烯酸酯的質(zhì)量比優(yōu)選為(10～70)：(1～5)：(15～40)。

所述丙烯酰胺優(yōu)選為N-羥乙基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺或N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺。

所述長(zhǎng)碳側(cè)鏈丙烯酸酯優(yōu)選為甲基丙烯酸己酯，甲基丙烯酸庚酯，甲基丙烯酸辛酯，甲基丙烯酸壬酯，甲基丙烯酸癸酯，甲基丙烯酸正十二烷基酯，甲基丙烯酸正十八烷基酯，丙烯酸異冰片酯或甲基丙烯酸異冰片酯。

所述引發(fā)劑優(yōu)選為過(guò)硫酸胺，過(guò)硫酸鉀或過(guò)氧化氫對(duì)孟烷。

所述乳液型碳纖維上漿劑中的乳化劑優(yōu)選為吐溫T-20、吐溫T-40、吐溫T-60、吐溫T-80、吐溫T-85、司盤(pán)S-20、司盤(pán)S-40、司盤(pán)S-60、司盤(pán)S-80中的一種或兩種以上的混合物。

本發(fā)明提供了上述乳液型碳纖維上漿劑的制備方法，包括以下步驟：

A)將部分乳化劑、功能硬單體、丙烯酰胺和長(zhǎng)碳側(cè)鏈丙烯酸酯在水中分散攪拌，得到預(yù)乳液；

B)將剩余乳化劑和部分引發(fā)劑在水中混勻，升溫到70～100℃時(shí)，分別滴加預(yù)乳液和剩余引發(fā)劑，進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到乳液型碳纖維上漿劑。

優(yōu)選的，所述分散攪拌具體為：

a)先進(jìn)行初步分散攪拌，攪拌速度為50～500rpm，攪拌時(shí)間為10～30min；