[发明专利]碳纤维用上浆剂及其制备方法和复合材料

说明书

本发明公开了碳纤维用上浆剂及其制备方法和复合材料，其中，所述上浆剂包括乙烯基树脂预聚体、乳化剂、分散剂和水，其中，制备所述乙烯基树脂预聚体的原料包括：双酚A型环氧树脂、苯乙烯、丙烯酸类有机化合物和催化剂。该上浆剂中含有的乙烯基树脂预聚体结构，其表面不仅含有含氧官能团，而且含有碳碳双键，这就既可以与经表面处理的碳纤维表面的活性基团反应，又能与乙烯基树脂进行固化交联，从很大程度上解决了碳纤维与乙烯基树脂界面结合能力弱的问题，并且该上浆剂还具有耐腐蚀的特点。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种碳纤维用上浆剂及其制备方法和复合材料。

背景技术

碳纤维复合材料(CFRP)作为一种先进的复合材料，由于这种材料具有轻而强、轻而刚、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好以及设计性好、可大面积整体成型等特点，已在航空航天、国防军工和民用工业的各个领域得到广泛应用。

目前碳纤维主要与环氧树脂基体复合，增强环氧树脂基体的力学性能。但是对于一些船舶制造领域，碳纤维增强环氧树脂复合材料可能就无法使用，因此人们将乙烯基树脂应用与船舶制造行业。目前来看，绝大部分上浆剂主要都是环氧型上浆剂，与乙烯基树脂结合能力较弱。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种碳纤维用上浆剂及其制备方法和复合材料，该上浆剂中含有的乙烯基树脂预聚体结构，其表面不仅含有含氧官能团，而且含有碳碳双键，这就既可以与经表面处理的碳纤维表面的活性基团反应，又能与乙烯基树脂进行固化交联，从很大程度上解决了碳纤维与乙烯基树脂界面结合能力弱的问题，并且该上浆剂还具有耐腐蚀的特点。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种碳纤维用上浆剂。根据本发明的实施例，所述上浆剂包括：乙烯基树脂预聚体、乳化剂、分散剂和水，其中，制备所述乙烯基树脂预聚体的原料包括：双酚A型环氧树脂、苯乙烯、丙烯酸类有机化合物和催化剂。

优选地，上述上浆剂包括：15～30重量份的乙烯基树脂预聚体、0.5～3重量份的乳化剂、 0.5～2重量份的分散剂和60～80重量份的水。

优选地，所述双酚A型环氧树脂、所述苯乙烯、所述丙烯酸类有机化合物和所述催化剂的质量比为(50～100)：(10～100)：(20～80)：(0.1～3)。

优选地，所述丙烯酸类有机化合物包括丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯中的至少之一。

优选地，所述乳化剂包括蓖麻油聚氧乙烯醚、双酚A聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、司盘系列乳化剂、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚磷酸钠中的至少之一。

优选地，所述乳化剂包括0.1～10重量份的所述壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠与0.1～10重量份的所述蓖麻油聚氧乙烯醚。

优选地，所述分散剂包括新戊二醇缩水甘油醚、纤维素衍生物和十二烷基硫酸钠中至少之一。

在本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备上述上浆剂的方法。根据本发明的示例，所述方法包括：(1)将双酚A型环氧树脂、苯乙烯、丙烯酸类有机化合物和催化剂混合进行反应，以便得到乙烯基树脂预聚体；(2)将所述乙烯基树脂预聚体、乳化剂和分散剂混合；(3)将水滴加到步骤(2)得到的反应后液中，以便得到上浆剂。

优选地，在步骤(1)中，所述反应在70～160℃下进行30min～8h。

优选地，在步骤(2)中，将所述乙烯基树脂预聚体、所述乳化剂和所述分散剂混合后在40～70℃和4000～18000r/min搅拌15～50min。

优选地，在步骤(3)中，所述水的滴加速度为1～5ml/min，滴加时间为1.5～2.5h。

在本发明的第三个方面，本发明提出了一种复合材料。根据本发明的实施例，所述复合材料采用上述的上浆剂与碳纤维和树脂基体复合而成。