[发明专利]一种预聚体和由其制备的碳纤维用聚氨酯乳液及其应用

权利要求书

1.一种预聚体，其特征在于，包括如下组分：

（A）聚酯改性二元醇；

（B）芳香族二异氰酸酯；

其中，（A）组分和（B）组分的重量比为3.29：1~9.42：1。

2.一种使用权利要求1所述的预聚体制备的碳纤维用聚氨酯乳液，其特征在于：按重量份计，包括如下组分：

预聚体                        46.05~104.2份；

有机溶剂                      45~55份；

去离子水                      72~203份；

加工助剂                      3.86~10.52份；

其中，所述预聚体，包括如下组分：

（A）聚酯改性二元醇；

（B）芳香族二异氰酸酯；

其中，（A）组分和（B）组分的重量比为3.29：1~9.42：1。

3.根据权利要求2所述的碳纤维用聚氨酯乳液，其特征在于，所述芳香族二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、 间苯二甲基二异氰酸酯的一种或几种混合物；优选为甲苯二异氰酸酯。

4.根据权利要求2所述的碳纤维用聚氨酯乳液，其特征在于，所述聚酯改性二元醇选自分子量MW为1000~2000，羟值为55~120的液体的聚酯二元醇和/或聚碳酸酯二元醇；所述聚酯二元醇优选为聚己二酸丁二醇酯和/或聚己内酯二醇；所述聚碳酸酯二元醇优选为聚碳酸酯二醇。

5.根据权利要求2所述的碳纤维用聚氨酯乳液，其特征在于，所述有机溶剂选自丙酮、N-甲基吡咯烷酮、三羟甲基丙烷、丙二醇甲醚醋酸酯的一种或几种混合物；优选为丙酮和/或N-甲基吡咯烷酮。

6.根据权利要求2所述的碳纤维用聚氨酯乳液，其特征在于，所述加工助剂包括扩链剂和硅烷偶联剂；所述扩链剂选自二羟甲基丙酸、异佛尔酮二胺、乙二胺、三乙胺的一种或几种混合物；所述硅烷偶联剂选自KH-550、KH-560、KH-570的一种或几种混合物。

7.一种权利要求2~6任一项所述的碳纤维用聚氨酯乳液的制备方法，包括如下步骤：

a）将聚酯改性二元醇加入到带有电动搅拌机、温度计和油浴锅的反应容器中，120℃减压除水1h后，自然冷却至50℃，边搅拌边油浴升温至70℃；

b）加入芳香族二异氰酸酯，氮气保护2h回流反应，加入有机溶剂降低体系粘度，降温40℃出料得到预聚体； 

c）加入加工助剂，用有机溶剂溶解后在快速搅拌下加入到预聚体中，反应1h后加入三乙胺，再加入去离子水乳化30min，减压蒸馏除去有机溶剂，即得碳纤维用聚氨酯乳液。

8.根据权利要求7所述的碳纤维用聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，所述碳纤维用聚氨酯乳液的固含量为30~60wt%。

9.一种权利要求2~6任一项所述的碳纤维用聚氨酯乳液的应用，其特征在于，将上述碳纤维用聚氨酯乳液稀释到质量浓度为1-10wt%，对碳纤维表面进行浸润改性，乳液温度25℃，浸润2min，浸润后的碳纤维在150℃的电热恒温鼓风干燥箱中烘干2~3min。

10.根据权利要求9所述的碳纤维用聚氨酯乳液的应用，其特征在于，所述碳纤维用聚氨酯乳液在碳纤维上的上浆率为0.5~3.0wt%。