[发明专利]一种水性环氧树脂碳纤维上浆剂

说明书

本发明公开了一种水性环氧树脂碳纤维上浆剂，属于碳纤维生产技术领域。本发明按重量份数计，将20～30份水性环氧树脂，20～30份改性海藻酸钠液，20～30份聚乙烯醇液，10～20份氨水，10～20份纳米二氧化硅，10～20份碳酸氢钙溶液，10～20份碱性酚醛树脂，10～20份改性海泡石，10～20份硅烷偶联剂，5～8份多巴胺溶液，1～2份氯化铬置于3号烧杯中，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合40～60min，即得水性环氧树脂碳纤维上浆剂。本发明提供的水性环氧树脂碳纤维上浆剂具有优异的抗剪切强度和耐磨性能。

技术领域

本发明公开了一种水性环氧树脂碳纤维上浆剂，属于碳纤维生产技术领域。

背景技术

碳纤维（CF）是1种含碳质量分数在90%以上的新型无机高分子纤维材料，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、导电导热和电磁屏蔽性好等一系列优异性能，广泛应用于航空航天、汽车、体育用品、风力发电等领域。由于碳纤维为脆性材料，在加工过程中容易发生起毛、断丝等现象，导致其力学强度等性能降低，所以为了改善碳纤维的加工性能，在生产工艺中有一道重要的工序就是上浆。随着各个行业对于碳纤维性能要求的提高，上浆剂作为碳纤维助剂在提高碳纤维各个性能方面表现优异，迅速成为碳纤维企业的发展重点。

碳纤维上浆剂作为高性能碳纤维制造的关键环节，主要有以下几个作用：1）提高碳纤维的集束性和耐磨性，保护碳纤维表面。对于碳纤维本身而言，在经过上浆工艺后，碳纤维的集束性和耐磨性得到了提高，减少了碳纤维在后加工过程中容易起毛、断丝的现象；其次在经过上浆干燥后，上浆剂会在碳纤维表面形成一层薄膜，这层薄膜可以避免碳纤维表面吸附空气中的水分和灰尘；2）提高树脂对碳纤维的浸润性。在复合材料的制备过程中，由于碳纤维和树脂是2种不同的材料，所以树脂在碳纤维中的浸润性至关重要，上浆剂作为1种润湿剂，能分别与树脂和纤维进行匹配，涂覆于碳纤维表面之后，能够提高碳纤维表面被树脂的浸润能力；3）提高复合材料的界面性能，复合材料的性能除了碳纤维和树脂本身的性能外，界面性能也是重要的性能之一，良好的上浆剂可以作为纤维和树脂之间的连接体，改善纤维与基体树脂的粘合力及后加工性能。对于目前传统上浆剂还存在的抗剪切性能和耐磨性能不佳的问题，需对其进行进一步研究。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统上浆剂抗剪切性能和耐磨性能不佳的问题，提供了一种水性环氧树脂碳纤维上浆剂。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种水性环氧树脂碳纤维上浆剂，是由以下重量份数的原料组成：

水性环氧树脂 20～30份

改性海藻酸钠液 20～30份

聚乙烯醇液 20～30份

氨水 10～20份

纳米二氧化硅 10～20份

碳酸氢钙溶液 10～20份

碱性酚醛树脂 10～20份

改性海泡石 10～20份

硅烷偶联剂 10～20份

多巴胺溶液 5～8份

氯化铬 1～2份

所述水性环氧树脂碳纤维上浆剂的制备过程为：按原料组成称量各原料，将水性环氧树脂，改性海藻酸钠液，聚乙烯醇液，氨水，纳米二氧化硅，碳酸氢钙溶液，碱性酚醛树脂，改性海泡石，硅烷偶联剂，多巴胺溶液和氯化铬搅拌混合，即得水性环氧树脂碳纤维上浆剂。