[發明專利]一種可降解樹脂碳纖維上漿劑

在審

• 申請號: 202111084936.3
• 申請日: 2021-09-16
• 公開（公告）號: CN113737528A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 李勝業;宋小龍;徐培明;王偉;張靜;陳杰;蔡建寧
• 申請（專利權）人: 泰山體育產業集團有限公司
• 主分類號: D06M15/55
• 分類號: D06M15/55;C08J5/06;C08L63/00;C08K9/10;C08K7/06;C08J11/00;D06M101/40
• 代理公司: 濟南龍瑞知識產權代理有限公司 37272
• 代理人: 李穎

本發明屬于碳纖維上漿劑制備技術領域，涉及一種可降解樹脂碳纖維上漿劑。由以下重量分數物質組成：環氧樹脂A 90?95份、固化劑20?50份、浸潤劑0.2?1份、偶聯分散劑0.3?0.8份、純凈水10?15份、乙醇30?45分、丙酮50?65份。使用本發明上漿劑后復合材料力學性能特別是剪切性能良好。使用該上漿劑生產的復合材料在纖維降解回收過程中，能夠顯著提高復合材料降解速率和回收纖維力學性能保持率。為廢棄復合材料回收再利用提供一種經濟、高效的新途徑。

技術領域

本發明屬于碳纖維上漿劑制備技術領域，涉及一種可降解樹脂碳纖維上漿劑。

背景技術

先進纖維增強熱固性環氧樹脂基復合材料具有比強度、比模量高，可設計性強，耐腐蝕，一體化成型程度高，裝配方式靈活多樣等優點，在航空、航天，軍工，高速列車，高壓儲罐，風力發電，高端體育用品等領域應用廣泛。2020年國內碳纖維消費量達4.89萬噸，按復合材料碳纖維含量60%計算，2020年單中國國內生產碳纖維復合材料制品達8.15萬噸。熱固性樹脂具有不熔不溶的特性，這些制品生命周期末端，將會轉變成大量的固體垃圾。為減少環境污染、減少寶貴的碳纖維浪費，將復合材料中的樹脂和纖維分離，對回收后的碳纖維進行循環利用，成為了一個具有重要經濟效益、環境效益的課題和行業熱點。在眾多回收方法中，化學回收法和超臨界流體法是深受行業追捧的纖維回收方法。二者的降解原理都是在特定條件下將環氧樹脂三維網絡結構中的特殊化學鍵打開，產生小分子化合物從而破壞其原有三維網絡結構。99%以上的環氧樹脂能夠快速有效的實現降解，但仍有少量小塊或顆粒狀樹脂粘附于纖維表面。這些表面殘余樹脂與回收纖維之間，殘余樹脂與新樹脂之間會形成一個弱界面，該界面的存在會嚴重破壞回收纖維力學性能。若要回收纖維表面干凈的碳纖維，降解最后的這一小部分樹脂付出的能耗和時間急劇上升，大幅度降低了復合材料回收再利用的經濟效益。

發明內容

本發明針對傳統環氧樹脂降解不徹底的問題提出一種新型的可降解樹脂碳纖維上漿劑。

為了達到上述目的，本發明是采用下述的技術方案實現的：

一種可降解纖維上漿劑，由以下重量分數物質組成：環氧樹脂A 90-95份、固化劑20-50份、浸潤劑0.2-1份、偶聯分散劑0.3-0.8份、純凈水10-15份、乙醇30-45分、丙酮50-65份。

作為優選，所述環氧樹脂為可降解型，環氧樹脂含有酯基、醚基、縮醛基團、縮酮基團、三嗪環基團中一種或多種，環氧值為0.2-0.35。

作為優選，所述固化劑為韌性環氧固化劑，由脂環胺類、聚酰胺類、聚醚胺類固化劑中的一種或多種組成，固化劑活潑氫當量為100-120。

作為優選，所述偶聯分散劑為酞酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑、鎬類偶聯劑中的任意一種。

上述可降解纖維上漿劑在纖維增強熱固性環氧樹脂基復合材料加工以及碳纖維回收中的應用。

碳纖維經可降解環氧樹脂（上漿劑）上漿后在其表面形成可降解的環氧樹脂交聯層，可降解樹脂上漿劑表面含有大量環氧基、氨基等活潑基團用于和基體樹脂的化學交聯。

復合材料中含有大量的環氧樹脂，這些環氧樹脂與固化劑的交聯反應，使其形成三維結構，將按鋪層結構制作的纖維增強復合材料粘結為一個性能優良的整體。

在復合材料制品使用完，進入回收過程后，普通交聯環氧樹脂在化學或超臨界流體中快速得到分解；普通交聯環氧樹脂降解后，大部分交聯環氧樹脂被降解為小分子集團或被小分子集團包裹的樹脂塊而從纖維表面脫離。大部分樹脂塊脫離后，可降解上漿劑部分裸露降解溶液，降解溶液快速降解碳纖維表面的上漿劑，上漿劑的溶解帶動碳纖維表面的環氧樹脂與碳纖維之間的連接得到最大限度的破壞，上漿劑和剩余的環氧樹脂從碳纖維表面脫離；經過超聲震動、洗滌和干燥工序，獲得纖維性能保持率高、纖維表面清潔的碳纖維。

與現有技術相比，本發明的優點和積極效果在于：