[发明专利]一种用于碳纤维上浆剂的增强剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于碳纤维上浆剂的增强剂及其制备方法，属于复合材料技术领域，解决了现有技术中增强剂存在成分不稳定且相容性较差的问题。上述增强剂包括聚丙烯酸改性纳米片层氮化硼分散液、分散剂、硅油和高级脂肪酸；聚丙烯酸改性纳米片层氮化硼分散液为纳米片层氮化硼分散液经聚丙烯酸改性后的分散液，聚丙烯酸改性方式为将丙烯酸原位聚合在已有效剥离的纳米片层氮化硼表面。制备方法包括：将聚丙烯酸改性纳米片层氮化硼分散液、分散剂、硅油和高级脂肪酸混合，超声分散，得到用于碳纤维上浆剂的增强剂。上述增强剂和制备方法可用于增强碳纤维上浆剂。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种用于碳纤维上浆剂的增强剂及其制备方法。

背景技术

碳纤维具有高比强度、高比模量等一系列优异性能而被广泛应用于各个领域，但是碳纤维脆性大，在生产及加工过程中，经机械摩擦容易产生毛丝及单丝断裂等现象，毛丝的存在不利于树脂对碳纤维的浸润，使其强度降低，上述问题可以通过上浆解决，随着碳纤维复合材料的性能要求不断提高，人们越来越重视上浆剂的功能化研究。

但是，目前，用于碳纤维上浆剂的常见增强剂存在成分不稳定且相容性较差的问题，很大程度上影响了复合材料的综合性能(尤其是耐湿热性能)的提高。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种用于碳纤维上浆剂的增强剂及其制备方法，解决了现有技术中增强剂存在成分不稳定且相容性较差的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种用于碳纤维上浆剂的增强剂，包括聚丙烯酸改性纳米片层氮化硼分散液、分散剂、硅油和高级脂肪酸；聚丙烯酸改性纳米片层氮化硼分散液为纳米片层氮化硼分散液经聚丙烯酸改性后的分散液，聚丙烯酸改性方式为将丙烯酸原位聚合在已有效剥离的纳米片层氮化硼表面。

在一种可能的设计中，增强剂的组成按质量份数包括：聚丙烯酸改性纳米片层氮化硼分散液1～32，分散剂1～5，硅油60～90，高级脂肪酸1～3。

在一种可能的设计中，分散剂为聚氧乙烯(5EO)羊毛醇醚、聚氧乙烯(10EO)乙酰化羊毛脂衍生物、聚氧乙烯(16EO)羊毛醇醚、聚氧乙烯(25EO)羊毛醇醚、聚氧乙烯(9EO)乙酰化羊毛脂衍生物中的一种或两种以上任意比例混合。

在一种可能的设计中，硅油为未取代的聚二甲基硅氧烷和/或被具有2～20个碳原子的烷基取代的聚二甲基硅氧烷。

在一种可能的设计中，高级脂肪酸为月桂酸、肉豆蔻酸、木质素酸、棕榈酸、油酸中的一种或两种以上任意比例混合；月桂酸、肉豆蔻酸、木质素酸、棕榈酸、油酸具有12-24个碳原子。

另一方面，本发明还提供了一种用于碳纤维上浆剂的增强剂的制备方法，用于制备上述用于碳纤维上浆剂的增强剂，包括如下步骤：将聚丙烯酸改性纳米片层氮化硼分散液、分散剂、硅油和高级脂肪酸混合，超声分散，得到用于碳纤维上浆剂的增强剂。

在一种可能的设计中，混合温度为30℃～90℃，超声分散时间为1h～6h。

在一种可能的设计中，聚丙烯酸改性纳米片层氮化硼分散液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：配制异丙醇水溶液，将氮化硼加入异丙醇水溶液，得到未改性分散液；

步骤2：未改性分散液进行超声和静置，离心获取上层分散液，得到纳米片层氮化硼分散液；

步骤3：将丙烯酸和过硫酸铵加入纳米片层氮化硼分散液，进行聚丙烯酸改性处理，原位聚合反应得到聚丙烯酸改性纳米片层氮化硼分散液。

在一种可能的设计中，步骤1中，异丙醇的体积百分比为10％-90％，未改性分散液中氮化硼的浓度为1mg/mL～20mg/mL。