[發明專利]一種碳纖維用耐高溫水溶性的熱塑性上漿劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210712302.6
• 申請日: 2022-06-22
• 公開（公告）號: CN114960206A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 錢鑫;王清清;王飄飄;王雪飛;金璐;張永剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: D06M15/53
• 分類號: D06M15/53;C08G65/48;C08L71/10;C08K9/04;C08K7/06;C08J5/06
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 何秋霞;胡紅娟

1.一種碳纖維用耐高溫水溶性的熱塑性上漿劑，其特征在于，原料組分按照質量分數包括熱塑性樹脂1.0％-2.0％，有機溶劑3.5％-7.5％，鹽化溶劑0.3％-0.7％，水89.8％-95.2％；

所述熱塑性樹脂經鹽化溶劑鹽化反應后具有如下結構：

其中n為正整數，R為以下結構式中任意一種：

所述鹽化溶劑包括N,N-二甲基乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺或三乙胺的任意一種。

2.根據權利要求1所述的碳纖維用耐高溫水溶性的熱塑性上漿劑，其特征在于，所述有機溶劑包括N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、二氯甲烷、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺的一種或幾種。

3.根據權利要求1所述的碳纖維用耐高溫水溶性的熱塑性上漿劑，其特征在于，所述熱塑性上漿劑的粒徑為58.5d.nm-77.5d.nm。

4.根據權利要求1所述的碳纖維用耐高溫水溶性的熱塑性上漿劑，其特征在于，所述熱塑性樹脂的分子量為2.0×10⁵g/mol-6.0×10⁵g/mol。

5.根據權利要求1-4任一項所述的碳纖維用耐高溫水溶性的熱塑性上漿劑的制備方法，其特征在于，包括步驟：

步驟1，使包含氫氧化鈉、酚酞和鋅粉的體系在水中40-80℃下反應8-12h，溶液過濾后置入無機酸溶液中酸化、沉析，再使用去離子水、乙醇對沉析物重結晶，得到含有羧基官能團的改性酚酞單體；

步驟2，使包含步驟1的改性酚酞單體、碳酸鉀和4,4’二氟二苯甲酮的體系在溶劑中160℃-210℃反應2-10h得到熱塑性樹脂；

步驟3，使步驟2的熱塑性樹脂、有機溶劑和鹽化溶劑混合后加入去離子水，得到所述熱塑性上漿劑。

6.根據權利要求5所述的碳纖維用耐高溫水溶性的熱塑性上漿劑的制備方法，其特征在于，步驟1中氫氧化鈉、酚酞、鋅粉和水的摩爾比為1.0-1.5:0.5-1.0:1.0-1.5：5-15；

步驟2中改性酚酞單體、碳酸鉀和4,4’二氟二苯甲酮的摩爾比為0.8-1.0:0.5-1:0.5-1。

7.根據權利要求5所述的碳纖維用耐高溫水溶性的熱塑性上漿劑的制備方法，其特征在于，步驟2中溶劑包括二甲苯和環丁砜，兩者體積比為0.5-1:1-1.5。

8.根據權利要求1-4任一項所述的碳纖維用耐高溫水溶性的熱塑性上漿劑在碳纖維中的應用。

9.一種熱塑性上漿改性碳纖維，其特征在于，其制備過程包括步驟：將未上漿或經退漿的碳纖維絲束以0.5-10m/min速度經過權利要求1-4任一項所述的熱塑性上漿劑，浸漬10s-90s，隨后烘干卷繞得到所述熱塑性上漿劑改性碳纖維。

10.一種碳纖維增強聚芳醚酮的復合材料，其特征在于，包括權利要求9的所述的熱塑性上漿劑改性碳纖維和聚芳醚酮樹脂。