[发明专利]一种不饱和碳纤维上浆剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种不饱和碳纤维上浆剂及其制备方法，将主浆料与稀释剂、乳化剂、渗透剂在40～60℃下混合均匀，然后在8000～12000r/min的转速下逐滴加入离子水，加水完毕后继续搅拌30～60min，得到不饱和碳纤维上浆剂；其中乳化剂的质量为主浆料质量的5～15％，渗透剂的质量为主浆料质量的2％～5％，稀释剂和主浆料的质量比为(10～50)：(50～90)，去离子水与主浆料的质量比为(80～90)：(10～20)；主浆料由化合物A和B制得，化合物A为4,4'‑二氨基二苯甲烷、4,4'‑二氨基二苯醚、4,4'‑二氨基二苯砜、间苯二胺中的任一种，化合物B为甲基丙烯酸缩水甘油酯、端环氧基反应型液态丁腈橡胶中的任一种。本发明能够提高碳纤维增强乙烯基酯树脂复合材料的界面性能。

技术领域

本发明涉及一种不饱和上浆剂。

背景技术

上浆是碳纤维制备过程中必备的一道工序，其目的是在碳纤维和基体树脂间引入聚合物过渡层，主要作用有：(1)保护碳纤维；(2)提高碳纤维与树脂浸润性；(3)在碳纤维与树脂间形成化学键连接，提高界面结合强度。目前碳纤维表面的上浆剂多为环氧上浆剂，而对乙烯基酯树脂上浆剂的研究较少。济南大学对此进行了系统研究，并申请了两项发明专利：(1)授权公告号为CN101858037B的一种乳液型碳纤维上浆剂及其制备方法和应用；(2)公告号为CN101858038B的一种碳纤维乳液上浆剂及其制备方法和应用。

两项专利中上浆剂主浆料均为两种树脂分子的混合，其中前者为乙烯基酯树脂与改性环氧树脂(环氧化聚丁二烯)的混合，后者为环氧树脂与环氧脂肪族聚烯烃(环氧化聚丁二烯)的混合。两种主浆料的相容性以及上将剂与树脂基体的相容性是决定上浆剂性能的重要因素，但根据相似相容原理，环氧化聚丁二烯与环氧树脂和乙烯基酯树脂的相容性较差，这会限制上浆剂对碳纤维增强乙烯基酯树脂复合材料界面性能提升的效果，碳纤维与乙烯基酯树脂间缺乏化学键连接导致的界面结合强度低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种不饱和碳纤维上浆剂，能与纤维及树脂基体形成较强的连接强度，在液态树脂中具有有限的溶解性，形成的界面具有较强的韧性，采用本发明能够提高碳纤维增强乙烯基酯树脂复合材料的界面性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种不饱和碳纤维上浆剂，包括主浆料、乳化剂、渗透剂、稀释剂和去离子水，其中乳化剂的质量为主浆料质量的5～15％，渗透剂的质量为主浆料质量的2％～5％，稀释剂和主浆料的质量比为(10～50)：(50～90)，去离子水与主浆料的质量比为(80～90)：(10～20)；所述的主浆料由A和B两种化合物反应制得，其中化合物A为4,4'-二氨基二苯甲烷、4,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯砜、间苯二胺中的任一种，化合物B为甲基丙烯酸缩水甘油酯、端环氧基反应型液态丁腈橡胶中的任一种。

所述的主浆料制备时首先将化合物A溶解在无水乙醇中制成溶液，溶液中无水乙醇的质量为化合物A质量的10～20倍；将溶液加热至60～90℃后，逐滴加入化合物B，化合物A与化合物B的摩尔比为(1.0～1.2)：1.0；滴加完成后继续搅拌20～40分钟后冷却至室温；最后蒸发除去产物中的乙醇溶剂。

所述化合物B的滴加速度为0.1～0.4ml/min。

所述的乳化剂采用复配乳化剂，复配乳化剂为辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯中的任意两种，按照(50～80)：(20～50)的质量比组成。

所述的渗透剂为仲辛醇聚氧乙烯醚。

所述的稀释剂为甲基丙烯酸羟丙酯。

所述的不饱和碳纤维上浆剂的固含量为10～35wt％。