[发明专利]一种酰胺酸乳液的制备方法及其对玻璃纤维的表面改性

说明书

本发明属于玻璃纤维浸润剂领域，涉及一种酰胺酸乳液的制备及其对玻璃纤维的表面改性。本发明通过控制芳香族二酐与4,4'‑二氨基二苯醚的摩尔比1.05:1～2:1以及水与N,N'‑二甲基甲酰胺的体积比2:1～10:1，并加入酸性或者中性水溶性聚合物0.01～5%，制备固含量为0.1‑5%的乳白色酰胺酸乳液，并用微脱黏法测定界面剪切强度以判定酰胺酸乳液对玻璃纤维的表面改性效果。本发明利用乳液中‑COOH、‑NH等活性基团和玻璃纤维表面的硅羟基反应形成牢固的氢键或者化学键，加热亚胺化后，有良好的界面耐温性能，并且与树脂之间有良好的相容性，以改善纤维的界面性能，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于玻璃纤维浸润剂领域，涉及一种酰胺酸乳液的制备方法及其对玻璃纤维的表面改性。

背景技术

玻璃纤维增强树脂基复合材料因为其质轻高强、价格低廉以及良好的力学性能等优点，广泛的应用在航天制造、汽车部件、电子制品、轻工机械等领域。但是玻璃纤维韧性不强、断裂拉伸率低，在制造过程中出现细丝断裂等问题，在生产过程中都会进行涂覆成膜处理，浸润剂在其中可起到两方面的作用: 一是赋予纤维可控的表观性能，使纤维成为具有一定宽度和硬度的纤维束，降低生产加工过程中因摩擦产生的毛丝数量；二是在纤维表面涂覆上一层薄膜后，与树脂基体之间起到桥梁作用，增强纤维与树脂之间的相容性，减少应力集中和提高整体力学性能。目前的浸润剂有非常优异的效果，但是仍需进行进一步的探索，以解决加热易分解，界面耐温性不好，与树脂间界面粘结性差等缺点。

发明内容

本发明针对目前常见的玻璃纤维浸润剂虽然具有较好的成膜集束性能，但是界面耐温性及与树脂结合效果差的缺陷，提供了一种酰胺酸乳液的制备方法及其对玻璃纤维的表面改性。一方面，玻璃纤维表面富含硅羟基，可与酰胺酸中-COOH、-NH等活性基团形成强烈的氢键作用。在加热干燥过程，部分硅羟基可与羧基脱水形成化学键，玻璃纤维与膜层之间结合紧密。另一方面，酰胺酸加热亚胺化后生成的酰亚胺，耐温性良好，含有苯环与含氧官能团等有机基团，不仅，根据“相似相容”原理，与树脂间有良好的相容性。酰胺酸乳液可作为浸润剂的组分，也可单独使用进行玻璃纤维改性，提升界面剪切强度。

为了实现上述目的，本发明所采用如下技术方案：

一种酰胺酸乳液，包括：芳香族二酐，4,4'-二氨基二苯醚，N,N'-二甲基甲酰胺，酸性或者中性水溶性聚合物和水。酸性或者中性水溶性聚合物包括聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇，聚乙二醇，聚丙烯酰胺的一种或几种混合。各组分的质量用量占乳液总质量的百分比表示如下：

(1)芳香族二酐0.1～5%

(2)4,4'-二氨基二苯醚0.1～2.5%

(3) 酸性或者中性水溶性聚合物 0.05～5%

(4) N,N'-二甲基甲酰胺 5～30％

(5) 余量为去离子水。

所述的的乳液中，水与N,N'-二甲基甲酰胺的体积比为2:1～10:1。

所述的的乳液，芳香族二酐和4,4'-二氨基二苯醚的摩尔比为2:1～1.05:1。

所述的芳香族二酐，包括均苯四甲酸酐、3,3',4,4'-二苯酮四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯硫醚四酸二酐、2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐的一种或者几种混合。

所述的乳液，为合成的含酰胺酸的乳液，PH值为1～5，酰胺酸以其固体质量计占乳液固体质量的50～90％。酸性或者中性水溶性聚合物以其固体质量计占乳液固体质量的5～30%。

所述的酰胺酸乳液的制备方法，包括以下几个步骤：

步骤一，按要求称量各组分原料