[發明專利]一種聚氨酯預聚體改性環氧樹脂乳液及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210118628.6
• 申請日: 2022-02-08
• 公開（公告）號: CN114369225A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 黃超;馮偉隆;雷愛民;李登華;楊晗;郝俊杰;王思思;杜曉敏
• 申請（專利權）人: 山西鋼科碳材料有限公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/10;C08G18/48;C08G18/32;D06M15/568;D06M101/40
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 梁永芳

本發明關于一種聚氨酯預聚體改性環氧樹脂乳液及其制備方法和應用；其中，所述制備方法包括如下步驟：使聚醚多元醇與脂肪族多異氰酸酯反應，得到聚氨酯預聚體反應產物；向聚氨酯預聚體反應產物中加入擴鏈劑、交聯劑、有機溶劑及催化劑進行擴鏈和交聯反應，得到交聯反應產物；向交聯反應產物中加入環氧樹脂、稀釋劑、抗氧化劑、乳化劑及有機溶劑，使交聯網狀結構的聚氨酯預聚體對環氧樹脂進行接枝改性，得到改性反應產物；對改性反應產物進行后處理，得到聚氨酯預聚體改性環氧樹脂乳液。本發明用于制備一種聚氨酯預聚體改性環氧樹脂乳液，其能作為碳纖維用上漿劑，其在不降低原有碳纖維強度的基礎上，能有效提升碳纖維的浸潤性、集束性和耐磨性。

技術領域

本發明涉及一種碳纖維表面改性技術領域，特別是涉及一種聚氨酯預聚體改性環氧樹脂乳液及其制備方法和應用。

背景技術

碳纖維具有高比強度、高比模量等一系列優異性能而被廣泛應用。但由于碳纖維的自身韌性差，耐磨性差，在碳纖維纏繞或編織過程中，經機械摩擦經常發生單絲斷裂的現象，使碳纖維強度發揮率大大降低。在碳纖維生產過程中，通過上漿可以很好解決上述問題；上漿可增強碳纖維與樹脂界面的性能；因此。上漿已成為纖維生產過程中至關重要的環節。但是隨著碳纖維復合材料產業的不斷發展，對上漿劑性能提出的要求也不斷提高，上漿劑由通用型向功能型轉變。

目前，常規的碳纖維用上漿劑的主要成分為環氧樹脂。但是，這類乳液應用到碳纖維的表面后，存在集束性較差、耐磨性差、毛羽量增加的技術問題。同時，這類上漿劑僅僅是針對環氧類熱固性樹脂，大大限制了碳纖維的應用領域。除了環氧樹脂上漿劑之外，還有相關技術提出采用合成的聚氨酯乳液來作為碳纖維用上漿劑。但是，這種上漿劑在一定程度上會降低碳纖維的力學性能。

因此，亟需一種上漿劑，在不降低碳纖維強度的基礎上，能進一步提升碳纖維的耐磨性能和集束性能。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種聚氨酯預聚體改性環氧樹脂乳液及其制備方法和應用，主要目的在于制備一種聚氨酯預聚體改性環氧樹脂乳液，該乳液能作為碳纖維用上漿劑，其在不降低原有碳纖維強度的基礎上，能有效提升碳纖維的浸潤性、集束性和耐磨性。

為達到上述目的，本發明主要提供如下技術方案：

一方面，本發明的實施例提供一種聚氨酯預聚體改性環氧樹脂乳液的制備方法，其包括如下步驟：

制備聚氨酯預聚體步驟：使聚醚多元醇與脂肪族多異氰酸酯反應，得到聚氨酯預聚體反應產物；

擴鏈、交聯步驟：向所述聚氨酯預聚體反應產物中加入擴鏈劑、交聯劑、有機溶劑及催化劑進行擴鏈和交聯反應，得到交聯反應產物；

接枝、改性步驟：向所述交聯反應產物中加入環氧樹脂、稀釋劑、抗氧化劑、乳化劑及有機溶劑，使交聯網狀結構的聚氨酯預聚體對環氧樹脂進行接枝改性，得到改性反應產物；

后處理步驟：對所述改性反應產物進行后處理，得到聚氨酯預聚體改性環氧樹脂乳液。

優選的，以重量份計，所用到的原料的重量份如下：

聚醚多元醇：15.20-25.30重量份；

脂肪族多異氰酸酯：12.52-27.59重量份；

環氧樹脂：25.20-38.08重量份；

抗氧劑：0.01-0.10重量份；

交聯劑：1.4-1.6重量份；

擴鏈劑：2.0-4.0重量份；

催化劑：0.08-0.12重量份；

稀釋劑：1.40-1.70重量份；

乳化劑：3.5-5重量份。