[发明专利]一种胶原基碳纤维上浆剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种胶原基碳纤维上浆剂的制备方法，属于上浆剂制备技术领域。本发明以富含胶原蛋白的羊皮作为原料，经酸泡后水煮，并将水煮液浓缩后和沸石粉末共混得到混合悬浮液，再将混合悬浮液和生物质发霉物共混发酵，得到发酵产物，最后将发酵产物和改性聚醚砜树脂以及丙烯酸树脂共混反应制备得到碳纤维上浆剂，本发明制得的碳纤维上浆剂使用后耐磨性好，与碳纤维基体粘结性佳且回弹性高，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种胶原基碳纤维上浆剂的制备方法，属于上浆剂制备技术领域。

背景技术

碳纤维具有优良的力学性能，被誉为21世纪的新型材料。因其具有模量高、强度大、比重小、耐高温、抗疲劳、抗腐蚀等一系列优异的性能，其与先进树脂形成的复合材料在现代航空航天尖端技术领域及体育休闲用品、土木建筑、电子产品、医疗器械等领域有着广泛的应用。

但是，碳纤维是脆性材料，在生产及加工过程中，经机械摩擦容易起毛，或出现单丝断裂等现象，使碳纤维的强度降低。而且，由于毛丝的存在，树脂基体不能充分润湿碳纤维，在复合材料制备中容易产生孔隙，从而影响复合材料的力学性能。目前，对碳纤维进行上浆处理是解决上述问题的主要方法。上浆就是在经表面处理的碳纤维表面上涂一层保护层，其基本组成为有机物，厚度约为几十至几百纳米，质量分数一般在0.8%～1.5%之间。一般认为上浆剂的主要作用是减少纤维起毛断丝现象，使碳纤维集束，改善其加工性能并起到保护作用。

但是目前传统碳纤维上浆剂存在耐磨性能不佳，在使用过程与碳纤维基体间粘结性差以及上浆层固化后回弹韧性不足的缺陷，因此发明一种耐磨性好，与碳纤维基体粘结性佳且回弹性高的碳纤维上浆剂具有积极的意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前传统碳纤维上浆剂存在耐磨性能不佳，在使用过程与碳纤维基体间粘结性差以及上浆层固化后回弹韧性不足的缺陷，提供了一种胶原基碳纤维上浆剂的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种胶原基碳纤维上浆剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取新鲜羊皮粉碎，得到羊皮碎块，再将羊皮碎块和质量分数为15%的醋酸溶液混合后静置浸泡1～2h，浸泡结束后过滤分离得到滤渣，将滤渣和水混合后倒入反应釜中，煮制；

（2）待上述煮制结束后，过滤分离得到滤液，将得到的滤液装入旋蒸浓缩仪中，旋蒸浓缩得到浓缩液，取沸石放入球磨罐中研磨后过200目筛，得到过筛的沸石粉末，将沸石粉末和浓缩液混合后搅拌20～30min得到混合悬浮液，备用；

（3）称取柠檬、鸡蛋黄和蔗糖混合搅拌得到混合液，将混合液装入不锈钢托盘中，并放入温室中，静置发霉3～5天，得到发霉物；

（4）将上述发霉物和备用的混合悬浮液混合后装入发酵罐中，用无菌棒搅拌20～30min，搅拌结束后密封发酵罐口，静置发酵，发酵结束后得到发酵产物，备用；

（5）将聚醚砜树脂和石油醚混合溶解，得到聚醚砜树脂液，再将聚醚砜树脂液和质量分数为98%的浓硫酸混合，并加热升温至60～70℃，搅拌反应1～2h，搅拌反应结束后再用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至中性，得到改性聚醚砜树脂；

（6）按重量份数计，称取10～20份上述改性聚醚砜树脂、30～40份丙烯酸、1～2份二月桂酸二丁基锡、5～10份备用的发酵产物、100～150份去离子水、3～6份大豆磷脂和8～10份十二烷基苯磺酸钠依次倒入反应釜中，在压力为1.2～1.4MPa的条件下加热升温至80～90℃，保温搅拌反应15～20min后出料，即得胶原基碳纤维上浆剂。

步骤（1）中所述的羊皮碎块和质量分数为15%的醋酸溶液的质量比为1:5，滤渣和水的质量比为1:8，煮制的温度为80～90℃，煮制的时间为1～2h。