專利名稱：一種乳液型碳纖維上漿劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳纖維上漿劑及其制備方法和應(yīng)用，特別涉及一種適用于不飽和 聚酯樹脂基體的乳液型碳纖維上漿劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
碳纖維是先進復合材料重要的增強材料，在軍事及民用工業(yè)的各個領(lǐng)域已取得廣 泛應(yīng)用。但碳纖維屬于脆性材料，在生產(chǎn)和加工過程中因機械摩擦容易造成單絲斷裂和毛 絲，使碳纖維的強度降低，影響其復合材料的力學性能。為改善纖維的強度及深加工性能， 碳纖維生產(chǎn)線的收卷前都配有上漿裝置。上漿是在碳纖維表面上涂一層保護膠，改善碳纖 維的加工性能，減少毛絲及單絲斷裂現(xiàn)象，使碳纖維集束，同時還可改善纖維與基體間的黏 結(jié)，提高復合材料層間剪切強度(ILSS)。常用上漿劑分溶劑型和乳液型兩種。溶劑型上漿劑使用時溶劑揮發(fā)易導致樹脂殘 留在導輥上，纖維通過時會造成損傷，同時有機溶劑揮發(fā)污染環(huán)境，目前國外已較少使用。 乳液型上漿劑一般不易在導輥上殘留樹脂，又無溶劑污染環(huán)境，而且由于含有表面活性劑， 可以大大提高纖維表面的被潤濕性，還可以通過助劑達到提高碳纖維復合材料力學性能的 目的。因此，現(xiàn)在各碳纖維生產(chǎn)廠商多用乳液型上漿劑。由于復合材料使用環(huán)境和條件的不同，使用的樹脂基體也性能各異。碳纖維上漿 劑必須適應(yīng)不同的樹脂基體，并與其有很好的相容性，才能充分發(fā)揮碳纖維的優(yōu)異性能。以 往的研究者研制了許多乳液型碳纖維上漿劑，如US 4751258、US 4420512、US 5688554、CN 02813985. 2均報道了不同組成的乳液型碳纖維上漿劑，這些上漿劑都是針對環(huán)氧樹脂基 體。當碳纖維復合材料的樹脂基體為不飽和聚酯樹脂時，其碳纖維所用上漿劑與環(huán)氧樹脂 型上漿劑結(jié)構(gòu)有所不同。美國專利US 4981947采用不飽和醇類與異氰酸酯反應(yīng)形成具有 聚氨酯鍵的化合物，以此作為主要成分制備碳纖維上漿劑，但是該聚氨酯需自己聚合，工序 較繁瑣，反應(yīng)不容易控制。US 4880881報道了一種不僅能夠提高碳纖維的深加工性能，而且 可以通過調(diào)節(jié)組分來適應(yīng)環(huán)氧基體和不飽和聚酯基體的上漿劑。這種碳纖維上漿劑主要組 分為環(huán)氧樹脂、含有一個稠環(huán)苯酚的烷氧基衍生物片段(B1)和一個或兩個單酯或聚酯片 段(B2)特殊的共聚物、取代苯酚的烷氧基衍生物?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)組分B中B1和B2的分子 量、比例、結(jié)構(gòu)和組成來獲得預(yù)想的性能。但是，組分B的制備較繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述不足，提供了一種成本低、性能穩(wěn)定的乳液型碳纖維上漿劑， 此上漿劑適應(yīng)于不飽和聚酯樹脂基體，此外，本上漿劑還能改善纖維的表面性能和深加工 性能，同時可改善纖維與基體樹脂的界面黏結(jié)。本發(fā)明還提供了本乳液型碳纖維上漿劑的制備方法，該方法操作簡單，易于實施。本發(fā)明還提供了本乳液型碳纖維上漿劑在碳纖維上的應(yīng)用。本發(fā)明是通過以下措施實現(xiàn)的
一種乳液型碳纖維上漿劑，包括主漿料、乳化劑、助劑和去離子水，所述助劑包括 稀釋劑和滲透劑，其中，乳化劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的5% 15%，稀釋劑的質(zhì)量為主漿料 質(zhì)量的0% 120%，滲透劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的 5%，去離子水與主漿料的質(zhì)量比 為 50 90 10 50。上述上漿劑中，所述主漿料是乙烯基酯樹脂和改性環(huán)氧樹脂的混合物，所述乙烯 基酯樹脂和改性環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為10 90 10 90。其中，乙烯基酯樹脂為雙酚A型環(huán) 氧(甲基)丙烯酸類乙烯基酯樹脂，改性環(huán)氧樹脂為端環(huán)氧基反應(yīng)型液態(tài)丁腈橡膠(ETBN) 或環(huán)氧化聚丁二烯。上述上漿劑中，所述乳化劑為下列表面活性劑中任意兩種的混合物烷基酚聚 氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)磷酸酯銨鹽、壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)硫酸銨、 T-80(即吐溫-80)、農(nóng)乳602、蓖麻油聚氧乙烯醚。兩種乳化劑的質(zhì)量比為10 90 10 90。其中，烷基酚聚氧乙烯醚為辛基酚聚氧乙烯醚(0P-10)或壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)， 蓖麻油聚氧乙烯醚為EL-40或EL-20。含NP-10磷酸酯銨鹽和NP-10硫酸銨不僅具有優(yōu)良的乳化分散性能，并且不影響 上漿后碳纖維增強復合材料的耐熱性。NP-10硫酸銨可在市場中買到，NP-10磷酸酯銨鹽可 通過NP-10磷酸酯制得將NP-10磷酸酯加入反應(yīng)釜，在攪拌下加入25-28襯％的氨水，當 pH值至7. 5-8. 5時停止滴加，在35-45°C攪拌1_1. 5h，即得NP-10磷酸酯銨鹽。農(nóng)乳602的結(jié)構(gòu)式為 式中，(k，m= 1,2,3 ；n = 20)，E 為 C2H40。蓖麻油聚氧乙烯醚(EL-40、EL_20)的結(jié)構(gòu)式為 式中，若p+q+i = 20 為 EL-20 ；若 p+q+i = 40 為 EL-40 ；E 為 C2H40。因 EL-40 和 EL-20分子結(jié)構(gòu)中含有不飽和雙鍵，能與不飽和聚酯樹脂基體很好的相互作用。所述的助劑包括滲透劑和稀釋劑。碳纖維為疏水性纖維，纖維間隙的空氣不利于 上漿劑浸潤纖維的內(nèi)部，滲透劑的加入是為了提高碳纖維與基體樹脂的潤濕性，提高碳纖 維與基體樹脂的界面黏結(jié)性。所述滲透劑為仲辛醇聚氧乙烯醚(JFC-2)或辛基酚聚氧乙烯 醚(0P-7)。由于主漿料中環(huán)氧改性的液體橡膠黏度較大，為了便于操作，適量加入稀釋劑以 降低樹脂的黏度。該稀釋劑為丙酮、苯乙烯、鄰苯二甲酸二丁酯、正丁醇或甲乙酮，也可為其 他能將各成分溶解的有機溶劑。本發(fā)明的關(guān)鍵在于主漿料、乳化劑的選擇及各成分之間的配比關(guān)系，通過合理的 主漿料配比，并采用相適應(yīng)的乳化劑及乳化工藝，來獲得適用于不飽和聚酯樹脂基體的乳 液型上漿劑。本發(fā)明的碳纖維乳液上漿劑的制備方法是采用轉(zhuǎn)相乳化法來實現(xiàn)的，步驟為將 主漿料溶解在有機溶劑中，加入助劑，在40 80°C混合均勻，然后在8000 12000r/min的 轉(zhuǎn)速下逐滴加入去離子水，加完水后繼續(xù)攪拌20 60min，得到碳纖維乳液上漿劑。上述方法中所得碳纖維乳液上漿劑的固含量為20 50wt%。本發(fā)明的碳纖維乳液上漿劑的應(yīng)用，方法為將上述上漿劑稀釋到固含量為 0. 5 1. 0wt%,用浸漬法將上漿劑附著于碳纖維上，浸漬時間為20 40s，上漿后碳纖維在 80°C 下干燥 lOmin。上述應(yīng)用中，上漿劑在碳纖維上的上漿率為1. 0 2. 0wt%。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.該上漿劑為乳液型上漿劑，以水作為介質(zhì)，成本低，不污染環(huán)境。2.本上漿劑適應(yīng)于不飽和聚酯樹脂基體，解決了不飽和聚酯樹脂與碳纖維黏結(jié)性 不好的問題。3.通過各組成成分的適當配比，本發(fā)明上漿劑的穩(wěn)定性增加。4.使用該上漿劑上漿后，碳纖維的耐磨性提高、毛絲量降低，碳纖維的后加工性能 得到改善；并且碳纖維與基體樹脂的界面黏結(jié)性較好，層間剪切強度增加，復合材料的性能 也得到一定提高。5.本發(fā)明的制備方法操作簡單，易于實施。


圖1為耐磨裝置示意圖；圖2為硬挺度實驗裝置示意圖，其中圖2a為主視圖，圖2b為左視圖；圖中，1.導絲輥，2.不銹鋼輥，3.碳纖維束，4.往復機，5.不銹鋼鉤，6.碳纖維， 7.滑動標尺。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步闡述，如無特別說明，下述均為質(zhì)量百 分比。制備NP-10磷酸酯銨鹽將NP-10磷酸酯加入反應(yīng)釜，在攪拌下加入25-28%的氨 水，當pH值至7. 5-8. 5時停止滴加，在35-45°C攪拌1-1. 5h，即得NP-10磷酸酯銨鹽。所用的環(huán)氧化聚丁二烯為武漢遠城科技發(fā)展有限公司銷售的環(huán)氧化聚丁二烯，其 分子量在2000左右，環(huán)氧值在0. 44左右。所用的端環(huán)氧基反應(yīng)型液態(tài)丁腈橡膠(ETBN)為北京德沃特化工有限公司銷售的 CHX100型ETBN,其分子量在3000 4000之間，粘度為500Pa s (25°C )，環(huán)氧官能度彡1. 8。所用的乙烯基酯樹脂為濟南易盛樹脂有限公司生產(chǎn)的V-3200乙烯基酯樹脂和 V-901乙烯基酯樹脂。V-3200乙烯基酯樹脂粘度為0. 3-0. 5Pa s，酸值為10_26mgK0H/g， 膠凝時間為10-20min,固含量為60% -70% ；V-901乙烯基酯樹脂粘度為0. 25-0. 55Pa s, 酸值為8-24mgK0H/g，膠凝時間為6_25min，固含量為56% -63%。實施例1將V-3200乙烯基酯樹脂與環(huán)氧化聚丁二烯樹脂按質(zhì)量比90 10混合均勻，得到 上漿劑主漿料。將乳化劑NP-10磷酸酯銨鹽與0P-10按比例90 10，以及滲透劑仲辛醇聚 氧乙烯醚(JFC-2)預(yù)熱到40°C混合均勻后加入到主漿料中攪拌均勻，乳化劑的質(zhì)量為主漿 料質(zhì)量的5%，滲透劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的1 %。然后在12000r/min的恒定速率下高速攪 拌，逐滴加入去離子水，去離子水與主漿料的比例為50 50，加完水后繼續(xù)攪拌20min，得 到上漿劑乳液。將這種乳液稀釋至固含量為1. 0%，用浸漬法將該濃度的上漿劑附著于聚丙 烯腈碳纖維上，浸漬時間40s，然后置于80°C烘箱中干燥lOmin，上漿劑上漿率在1. 5-2. 0% 之間。室溫下測定該上漿劑乳液的穩(wěn)定性、上漿碳纖維的上漿率、硬挺度、毛絲量、耐磨次數(shù) 以及碳纖維增強V-3200乙烯基酯樹脂的層間剪切強度(ILSS)。測試和評價方法如下1.上漿劑乳液穩(wěn)定性采用離心機在室溫下測定不同上漿劑乳液的離心穩(wěn)定性，離心穩(wěn)定性分級如下I 級在 1500r/minX20min 下分層；II 級在 2000r/minX20min 下分層；III 級在 2500r/minX20min 下不分層；IV 級在 3000r/minX 20min 下不分層；V 級在 3500r/minX 20min 下不分層；VI 級在 3500r/minX 30min 下不分層。2.耐磨性
如圖1所示的耐磨裝置，導絲輥直徑為10mm，不銹鋼輥直徑為15mm，兩個導絲輥與 不銹鋼輥的夾角為120°。載重G為50g/3000根，碳纖維束以每分鐘120次的速率勻速往 復運動，并與不銹鋼輥反復摩擦，記錄纖維磨斷時的次數(shù)。3.毛絲量碳纖維束在兩個聚氨酯海綿擦尺寸為40mm(長)X 10mm(寬)X5mm(厚)的夾持 下，整個聚氨酯海綿擦載重200g。碳纖維束以lm/min的速度通過短邊，測lOmin后附在海 綿上毛絲的重量，即為碳纖維束的摩擦毛絲量。4.硬挺度研究碳纖維受到彎曲作用時的性能很重要，因為碳纖維在編織的過程中，受到反 復的彎曲應(yīng)力，尤其在編織多維織物時，碳纖維在織機上的曲折角很大，受到的彎曲作用很 大，會產(chǎn)生彎曲變形，因此要求碳纖維具有適度的柔韌性。上漿前后碳纖維的硬挺度在一定 程度上可以反映碳纖維的柔韌性，硬挺度越大，柔韌性越低。硬挺度的測定采用定長的纖維在其中點懸掛起來，會懸垂一定的角度的原理。首 先要對碳纖維進行退繞。將碳纖維穿過退繞裝置的導紗鉤，并繞過三個不銹鋼輪，纏繞在轉(zhuǎn) 速為lOmm/s左右的繞絲筒上，起動馬達進行卷繞。退繞后的纖維進行硬挺度的測試。測試裝置如圖2所示，由半徑為10mm的不銹鋼 鉤作為懸掛點，在懸掛點下60mm處有一滑動標尺，量取500mm退繞后的碳纖維懸掛在鉤子 上，使試樣從兩側(cè)伸出的長度相等，靜置30s后測量兩端的距離。5.碳纖維復合材料層間剪切強度(ILSS)碳纖維復合材料的層間剪切強度按照JC/T773-1996 (GB3357-82)測定所得。制備的單向碳纖維增強不飽和聚酯樹脂樣品的參數(shù)為樣品尺寸為厚3mmX寬 6mmX長25mm，跨度與厚度比為5，加載速度為2mm/min。實施例2將V-901乙烯基酯樹脂與環(huán)氧化聚丁二烯樹脂按質(zhì)量比80 20混合均勻，將其 溶解于正丁醇中，得到稀釋后的上漿劑主漿料，正丁醇的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的40%。將乳 化劑NP-10硫酸銨與NP-10按比例80 20，以及滲透劑仲辛醇聚氧乙烯醚(JFC-2)預(yù)熱 到40°C混合均勻后加入到稀釋好的主漿料中攪拌均勻。其中乳化劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的 8%，滲透劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的3%。將此混合物加熱到40°C混合均勻，然后在12000r/ min的恒定速率下高速攪拌，逐滴加入去離子水，去離子水與主漿料的比例為60 40，加完 水后繼續(xù)攪拌20min，得到上漿劑乳液。將這種乳液稀釋至固含量為1.0%，用浸漬法將該 濃度的上漿劑附著與聚丙烯腈碳纖維上，浸漬時間40s，然后置于80°C烘箱中干燥lOmin， 上漿劑上漿率在1.5-2.0%之間。室溫下測定該上漿劑乳液的穩(wěn)定性、上漿后碳纖維的 上漿率、硬挺度、毛絲量、耐磨次數(shù)以及碳纖維增強V-901乙烯基酯樹脂的層間剪切強度 (ILSS)。實施例3將V-3200乙烯基酯樹脂與CHX100型ETBN按質(zhì)量比70 30混合均勻，將其溶解 于甲乙酮中，得到稀釋后的上漿劑主漿料，甲乙酮的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的60%。將乳化劑蓖 麻油聚氧乙烯醚EL-40與農(nóng)乳602按比例70 30，以及滲透劑辛基酚聚氧乙烯醚(0P-7) 預(yù)熱到50°C混合均勻后加入到稀釋好的主漿料中攪拌均勻。其中乳化劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的8%，滲透劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的5%。將此混合物加熱到50°C混合均勻，然后 在12000r/min的恒定速率下高速攪拌，逐滴加入去離子水，去離子水與主漿料的比例為 70 30，加完水后繼續(xù)攪拌30min，得到上漿劑乳液。將這種乳液稀釋至固含量為1. 0%， 用浸漬法將該濃度的上漿劑附著與聚丙烯腈碳纖維上，浸漬時間40s，然后置于80°C烘箱 中干燥lOmin，上漿劑上漿率在1. 5-2. 0%之間。室溫下測定該上漿劑乳液的穩(wěn)定性、上漿 后碳纖維的上漿率、硬挺度、毛絲量、耐磨次數(shù)以及碳纖維增強V-3200乙烯基酯樹脂的層 間剪切強度(ILSS)。實施例4將V-3200乙烯基酯樹脂與CHX100型ETBN按質(zhì)量比60 40混合均勻，將其溶解 于鄰苯二甲酸二丁酯中，得到稀釋后的上漿劑主漿料，鄰苯二甲酸二丁酯的質(zhì)量為主漿料 質(zhì)量的30%。將乳化劑蓖麻油聚氧乙烯醚EL-20與NP-10按比例60 40，以及滲透劑仲 辛醇聚氧乙烯醚(JFC-2)預(yù)熱到50°C混合均勻后加入到稀釋好的主漿料中攪拌均勻。其中 乳化劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的10%，滲透劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的2%。將此混合物加熱 到50°C混合均勻，然后在lOOOOr/min的恒定速率下高速攪拌，逐滴加入去離子水，去離子 水與主漿料的比例為70 30，加完水后繼續(xù)攪拌30min，得到上漿劑乳液。將這種乳液稀釋 至固含量為0. 75%，用浸漬法將該濃度的上漿劑附著與聚丙烯腈碳纖維上，浸漬時間30s， 然后置于80°C烘箱中干燥lOmin，上漿劑上漿率在1. 5-2. 0%之間。室溫下測定該上漿劑乳 液的穩(wěn)定性、上漿后碳纖維的上漿率、硬挺度、毛絲量、耐磨次數(shù)以及碳纖維增強V-3200乙 烯基酯樹脂的層間剪切強度(ILSS)。實施例5將V-901乙烯基酯樹脂與環(huán)氧化聚丁二烯樹脂按質(zhì)量比50 50混合均勻，將其 溶解于丙酮中，得到稀釋后的上漿劑主漿料，丙酮的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的90%。將乳化劑 T-80和0P-10按比例50 50，以及滲透劑辛基酚聚氧乙烯醚(0P-7)預(yù)熱到60°C混合均 勻后加入到稀釋好的主漿料中攪拌均勻。其中乳化劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的10%，滲透劑 的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的4%。將此混合物加熱到60°C混合均勻，然后在lOOOOr/min的恒定 速率下高速攪拌，逐滴加入去離子水，去離子水與主漿料的比例為80 20，加完水后繼續(xù) 攪拌40min，得到上漿劑乳液。將這種乳液稀釋至固含量為0. 5%，用浸漬法將該濃度的上 漿劑附著與聚丙烯腈碳纖維上，浸漬時間30s，然后置于80°C烘箱中干燥lOmin，上漿劑上 漿率在1. 0-1. 5%之間。室溫下測定該上漿劑乳液的穩(wěn)定性、上漿后碳纖維的上漿率、硬挺 度、毛絲量、耐磨次數(shù)以及碳纖維增強V-901乙烯基酯樹脂的層間剪切強度(ILSS)。實施例6將V-901乙烯基酯樹脂與環(huán)氧化聚丁二烯樹脂按質(zhì)量比40 60混合均勻，將其 溶解于苯乙烯中，得到稀釋后的上漿劑主漿料，苯乙烯的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的90%。將乳化 劑蓖麻油聚氧乙烯醚EL-40和T-80按比例40 60，以及滲透劑仲辛醇聚氧乙烯醚(JFC-2) 預(yù)熱到60°C混合均勻后加入到稀釋好的主漿料中攪拌均勻。其中乳化劑的質(zhì)量為主漿料 質(zhì)量的12%，滲透劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的3%。將此混合物加熱到60°C混合均勻，然 后在8000r/min的恒定速率下高速攪拌，逐滴加入去離子水，去離子水與主漿料的比例為 80 20，加完水后繼續(xù)攪拌40min，得到上漿劑乳液。將這種乳液稀釋至固含量為0. 5%， 用浸漬法將該濃度的上漿劑附著與聚丙烯腈碳纖維上，浸漬時間30s，然后置于80°C烘箱中干燥lOmin，上漿劑上漿率在1. 0-1. 5%之間。室溫下測定該上漿劑乳液的穩(wěn)定性、上漿 后碳纖維的上漿率、硬挺度、毛絲量、耐磨次數(shù)以及碳纖維增強191#不飽和聚酯樹脂的層 間剪切強度(ILSS)。實施例7將V-3200乙烯基酯樹脂與CHX100型ETBN按質(zhì)量比30 70混合均勻，將其溶 解于丙酮中，得到稀釋后的上漿劑主漿料，丙酮的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的100%。將乳化劑 0P-10和蓖麻油聚氧乙烯醚EL-40按比例30 70，以及滲透劑仲辛醇聚氧乙烯醚(JFC-2) 預(yù)熱到70°C混合均勻后加入到稀釋好的主漿料中攪拌均勻。其中乳化劑的質(zhì)量為主漿料 質(zhì)量的12%，滲透劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的3%。將此混合物加熱到70°C混合均勻，然 后在8000r/min的恒定速率下高速攪拌，逐滴加入去離子水，去離子水與主漿料的比例為 90 10，加完水后繼續(xù)攪拌50min，得到上漿劑乳液。將這種乳液稀釋至固含量為0. 5%， 用浸漬法將該濃度的上漿劑附著與聚丙烯腈碳纖維上，浸漬時間20s，然后置于80°C烘箱 中干燥lOmin，上漿劑上漿率在1. 0-1. 5%之間。室溫下測定該上漿劑乳液的穩(wěn)定性、上漿 后碳纖維的上漿率、硬挺度、毛絲量、耐磨次數(shù)以及碳纖維增強196#不飽和聚酯樹脂的層 間剪切強度(ILSS)。實施例8將V-3200乙烯基酯樹脂與CHX100型ETBN按質(zhì)量比10 90混合均勻，將其溶解 于苯乙烯中，得到稀釋后的上漿劑主漿料，苯乙烯的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的120%。將乳化劑 T-80和NP-10按比例10 90，以及滲透劑辛基酚聚氧乙烯醚(0P-7)預(yù)熱到80°C混合均 勻后加入到稀釋好的主漿料中攪拌均勻。其中乳化劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的15%，滲透劑 的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的5%。將此混合物加熱到80°C混合均勻，然后在8000r/min的恒定 速率下高速攪拌，逐滴加入去離子水，去離子水與主漿料的比例為90 10，加完水后繼續(xù) 攪拌60min，得到上漿劑乳液。將這種乳液稀釋至固含量為0. 5%，用浸漬法將該濃度的上 漿劑附著與聚丙烯腈碳纖維上，浸漬時間20s，然后置于80°C烘箱中干燥lOmin，上漿劑上 漿率在1. 0-1. 5%之間。室溫下測定該上漿劑乳液的穩(wěn)定性、上漿后碳纖維的上漿率、硬挺 度、毛絲量、耐磨次數(shù)以及碳纖維增強191#不飽和聚酯樹脂的層間剪切強度(ILSS)。比較例1在制備上漿劑乳液的過程中不加乳化劑和滲透劑，其它條件與實施實例3相同。 室溫下測定該上漿劑乳液的穩(wěn)定性、上漿后碳纖維的上漿率、硬挺度、毛絲量、耐磨次數(shù)以 及碳纖維增強V-3200乙烯基酯樹脂的層間剪切強度(ILSS)。比較例2除主漿料不加環(huán)氧改性的液體橡膠外，其他同實施例7。室溫下測定該上漿劑乳液 的穩(wěn)定性、上漿后碳纖維的上漿率、硬挺度、毛絲量、耐磨次數(shù)以及碳纖維增強196#不飽和 聚酯樹脂的層間剪切強度(ILSS)。比較例3室溫下測定未上漿碳纖維的硬挺度、毛絲量、耐磨次數(shù)以及未上漿碳纖維增強 V-3200乙烯基酯樹脂的層間剪切強度(ILSS)。比較例4室溫下測定未上漿碳纖維的硬挺度、毛絲量、耐磨次數(shù)以及未上漿碳纖維增強191#不飽和聚酯樹脂的層間剪切強度(ILSS)。表 1 由表1中的數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明上漿劑的組分及其配比對上漿劑的性能有很大 的影響，通過本發(fā)明配方得出的上漿劑穩(wěn)定性高，上漿后碳纖維的耐磨性提高、毛絲量降 低，纖維的后加工性能得到改善，并且上漿后的碳纖維與基體樹脂的界面黏結(jié)性較好，提高 了碳纖維與基體樹脂的層間剪切強度。
權(quán)利要求
一種乳液型碳纖維上漿劑，其特征是包括主漿料、乳化劑、助劑和去離子水，所述助劑包括稀釋劑和滲透劑，其中，乳化劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的5％～15％，稀釋劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的0％～120％，滲透劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的1％～5％，去離子水與主漿料的質(zhì)量比為50～90∶10～50；所述主漿料是乙烯基酯樹脂和改性環(huán)氧樹脂的混合物，所述乙烯基酯樹脂和改性環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為10～90∶10～90。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上漿劑，其特征是所述改性環(huán)氧樹脂為環(huán)氧化聚丁二烯、端 環(huán)氧基反應(yīng)型液態(tài)丁腈橡膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的上漿劑，其特征是乳化劑選自烷基酚聚氧乙烯醚、 NP-10磷酸酯銨鹽、NP-10硫酸銨、T-80、農(nóng)乳602和蓖麻油聚氧乙烯醚中的任意兩種，兩種 乳化劑的質(zhì)量比為10 90 10 90。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的上漿劑，其特征是所述烷基酚聚氧乙烯醚為0P-10或 NP-10 ；所述蓖麻油聚氧乙烯醚為EL-40或EL-20。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的上漿劑，其特征是所述滲透劑為仲辛醇聚氧乙烯醚或 0P-7 ；所述稀釋劑為丙酮、苯乙烯、鄰苯二甲酸二丁酯、正丁醇或甲乙酮。
6.一種權(quán)利要求1、2或4所述的乳液型碳纖維上漿劑的制備方法，其特征是將主漿 料溶解在有機溶劑中，加入助劑，在40 80°C混合均勻，然后在8000 12000r/min的轉(zhuǎn)速 下逐滴加入去離子水，加完水后繼續(xù)攪拌20 60min，得到碳纖維乳液上漿劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征是所述碳纖維乳液上漿劑的固含量為 20 50wt%。
8.—種權(quán)利要求1、2或4所述的乳液型碳纖維上漿劑的應(yīng)用，其特征是將上述上漿 劑稀釋到固含量為0. 5 1. 0wt%，用浸漬法將上漿劑附著于碳纖維上，浸漬時間為20 40s，上漿后碳纖維在80°C下干燥lOmin。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征是上漿劑在碳纖維上的上漿率為1.0 2. Owt%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種乳液型碳纖維上漿劑，包括主漿料、乳化劑、助劑和去離子水，所述助劑包括稀釋劑和滲透劑，其中，乳化劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的5％～15％，稀釋劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的0％～120％，滲透劑的質(zhì)量為主漿料質(zhì)量的1％～5％，去離子水與主漿料的質(zhì)量比為50～90∶10～50。本發(fā)明還公開了本上漿劑的制備方法和用途。本上漿劑適應(yīng)于不飽和聚酯樹脂，解決了不飽和聚酯樹脂與碳纖維黏結(jié)性不好的問題。使用該上漿劑上漿后，碳纖維的耐磨性提高、毛絲量降低，纖維的后加工性能得到改善，并且碳纖維與基體樹脂的界面黏結(jié)性較好，層間剪切強度增加，復合材料的性能也得到一定提高。
文檔編號D06M15/53GK101858037SQ20101020237
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者劉建葉, 葛曷一, 陳娟 申請人:濟南大學