[发明专利]芳纶纤维水溶性环氧树脂表面上浆剂及其制备和应用

权利要求书

1.一种芳纶纤维水溶性环氧树脂表面上浆剂，其特征是：包含物质F的水溶液；所述物质F的结构为：

其中，x的取值范围为4≤x≤10，y的取值范围为2≤y≤11，n的取值范围为10≤n≤227，R₁为或者

2.根据权利要求1所述的一种芳纶纤维水溶性环氧树脂表面上浆剂，其特征在于，包含物质F的水溶液中，物质F的质量分数为0.5％～10％。

3.根据权利要求1～2中任一项所述的一种芳纶纤维水溶性环氧树脂表面上浆剂的制备方法，其特征是：包括步骤如下：

(1)在聚对苯二甲酰对苯二胺羧基封端的齐聚物A的溶液中加入二异氰酸酯B进行反应，得到含有反应物C的溶液；齐聚物A的溶液中齐聚物A的质量含量为2％～10％；齐聚物A的平均聚合度为2～11；

反应物C的结构式为：

(2)将含有反应物C的溶液与聚多元醇D和环氧树脂E进行反应，得到物质F；

(3)物质F溶于水中得到水溶性环氧树脂表面上浆剂。

4.根据权利要求3所述的一种芳纶纤维水溶性环氧树脂表面上浆剂的制备方法，其特征在于，齐聚物A的制备过程为：摩尔比为1:1.2～1:3的对苯二胺和对苯二甲酰氯在温度为-5～10℃的NMP中进行缩合聚合反应后水解得到齐聚物A的溶液；所述缩合聚合反应的时间为10～35min，对苯二胺的浓度为0.05～0.1mol/L。

5.根据权利要求3所述的一种芳纶纤维水溶性环氧树脂表面上浆剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的二异氰酸酯B和齐聚物A的物质的量之比为2:1～20:1，反应温度为100～130℃，反应时间为3～5h；二异氰酸酯B为六亚甲基二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯或者甲苯二异氰酸酯。

6.根据权利要求3所述的一种芳纶纤维水溶性环氧树脂表面上浆剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，聚多元醇D为分子量为500～10000的聚乙二醇，环氧树脂E为聚合度为4～10的双酚A类环氧树脂；反应物C和聚多元醇D的摩尔比为1:1；反应物C和聚多元醇D的物质的量之和与环氧树脂E的物质的量之比为1:0.1～1:1。

7.根据权利要求3所述的一种芳纶纤维水溶性环氧树脂表面上浆剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中还加入催化剂，且在80～100℃的条件下回流反应，反应时间为2～4h，反应完全后减压蒸馏去除NMP，减压蒸馏的温度为100～120℃，得到物质F；催化剂为三氟化硼乙醚；催化剂的加入量为聚多元醇D和环氧树脂E的物质的量之和的2％～4％。

8.根据权利要求1～2中任一项所述的一种芳纶纤维水溶性环氧树脂表面上浆剂的应用，其特征是：将包含物质F的水溶液对芳纶纤维进行上浆表面处理，浸渍时间为5～10s，然后100～120℃下烘干，制得上浆后的芳纶纤维；所述芳纶纤维为Kevlar29、Kevlar149、Kevlar129、Technora、国产芳III、俄罗斯Armos和SVM中的一种以上。

9.根据权利要求8所述的一种芳纶纤维水溶性环氧树脂表面上浆剂的应用，其特征在于，按照ASTM-D3379测试标准测得上浆后的芳纶纤维的单丝拉伸强度相较于上浆前的芳纶纤维提高45％以上；上浆后的芳纶纤维浸渍环氧树脂制得单向纤维复合材料，该单向纤维复合材料与对比样均按照ASTM-D2344测试标准测试层间剪切强度，得到该单向纤维复合材料比对比样的层间剪切强度提高35％以上；所述对比样与该单向纤维复合材料的区别仅在于将上浆后的芳纶纤维替换为所述芳纶纤维。