[发明专利]一种改性不饱和聚酯乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及上浆剂主材的制备方法领域，特别是一种改性不饱和聚酯乳液的 制备方法。

背景技术

碳纤维具有耐热，导热，高比强度，高比模量，轻量化等一系列优异性能， 因此被广泛应用于航空航天、体育休闲用品，土木建筑等多个领域。由于碳纤 维是脆性材料，在制造复合材料过程中，存在机械摩擦导致毛丝和单丝断裂， 从而影响复合材料的力学性能。研究表明，上浆剂可在碳纤维表面形成一层保 护膜，降低毛丝和断丝的发生率，保护碳纤维。

上浆剂有乳液型和溶剂型两种，溶剂型上浆剂具有易燃、污染等缺点，因此 应用较少。而乳液型上浆剂不仅可以避免溶剂型上浆剂的缺点，且由于乳液中 表面活性剂的存在，提高了上浆剂在纤维表面的润湿性，因此国内外研究焦点 主要集中在乳液型上浆剂。但是得到现有的乳液型上浆剂上浆后的碳纤维柔韧 性较差，不容易集束，且耐磨性较差。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的不足，提供了一种改性不饱和聚酯乳液的 制备方法，由于聚氨酯中含有极性很强的氨酯键，对碳纤维的粘结集束性好， 分子中的软段和硬段相结合，可以得到韧性优良的保护膜，上浆后的碳纤维表 现出优良的集束性和耐磨性。

解决上述技术问题的技术方案如下：

一种改性不饱和聚酯乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)在不饱和聚酯中引入聚氨酯链段

首先将双酚A与顺丁烯二酸酐按比例投入反应釜内，在催化剂存在的条件 下，保持一定的反应时间和反应温度，发生聚合反应，得到不饱和聚酯树脂； 再将反应釜温度降低至一定程度，向反应釜内按一定比例投入聚酯二醇和甲苯 二异氰酸酯(TDI)，保持一定的反应时间和反应温度，发生氨酯化反应，最终 得到改性不饱和聚酯；

2)反相乳化

将步骤1)得到的改性不饱和聚酯降温至反相乳化温度，向反应釜内投入乳 化剂，搅拌均匀后，向反应釜内缓慢滴加去离子水，转相后，继续滴加去离 子水，最终得到改性不饱和聚酯乳液。

所述的双酚A与顺丁烯二酸酐摩尔比为1.2：1～3：1，TDI：(聚合反应 产物不饱和聚酯树脂+聚酯二醇)的摩尔比为0.5～1.2：1。

所述的催化剂为路易斯酸。

步骤1)所述的聚合反应温度为150～220℃，聚合反应时间为3～10h。

步骤1)所述的氨酯化反应温度为50～85℃，氨酯化反应时间为1.5～3h。

步骤2)中所述的反相乳化温度为40～80℃。

步骤2)中所述的乳化剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂或非 离子型表面活性剂中的任意一种。

优选地，乳化剂为烷基酚聚氧乙烯和聚氧丙烯共聚物、十二烷基硫酸钠、 十二烷基苯磺酸钠、JFC、聚乙烯醇中任意一种。

步骤2)中所述的乳化剂的用量占改性不饱和聚酯质量的10～40％。

上述方法制备的改性不饱和聚酯乳液可用于碳纤维上浆剂的主材，固含量 为30％。

本发明的特点是通过在不饱和聚酯中引入聚氨酯链段，再通过反相乳化法 制得改性不饱和聚酯乳液。通过该方法制备的改性不饱和聚酯乳液作为碳纤维 上浆剂的主材使用，具有以下优点：得到上浆的碳纤维集束性能优良，耐磨性 好，柔韧性较好，且上浆剂与碳纤维的相容性较好。在上浆的过程中，由于该 乳液以水作为介质，则上浆不产生环境污染，稳定性较高。且该方法制备工艺 较为简单，易于操作，从而降低了上浆剂的生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

一种改性不饱和聚酯乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)在不饱和聚酯中引入聚氨酯链段

首先将双酚A与顺丁烯二酸酐按摩尔比例1.2：1投入到带有夹套的反应釜 内，在路易斯酸存在的条件下，升温至150℃，在氮气的保护下，保持反应温度 150℃，反应10h，发生聚合反应，得到不饱和聚酯树脂；再将反应釜温度降低 85℃，再向反应釜内按一定比例投入聚酯二醇和甲苯二异氰酸酯(TDI)，保持 85℃反应1.5h，发生氨酯化反应，最终得到改性不饱和聚酯；其中TDI与聚合 反应产物不饱和聚酯树脂+聚酯二醇之和的摩尔比为0.5：1。

2)反相乳化