一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑及其制法
【專利摘要】一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑的質(zhì)量百分比組成為：主漿料：0.5%～2.0%，乳化劑A：0.1%～0.2%，乳化劑B：0.1%～1.8%，去離子水：96.0%～99.3%。本發(fā)明具有耐溫性能與雙馬來酰亞胺樹脂相匹配的雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑，提高上漿后碳纖維與雙馬來酰亞胺樹脂間界面結(jié)合強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑及其制法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于碳纖維上漿劑【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑及其制法。
技術(shù)背景
[0002]上漿是碳纖維生產(chǎn)工藝中一道十分重要的工序，被業(yè)界視為碳纖維生產(chǎn)中亟待突破的六大關(guān)鍵技術(shù)之一。碳纖維上漿的目的主要包括以下三方面:(I)避免表面處理后高活性的纖維表面吸附空氣中的水分和灰塵，保持纖維表面的潔凈；(2)改善纖維的可加工性,主要是增加纖維的耐摩擦性,避免毛絲和斷絲的產(chǎn)生以及實(shí)現(xiàn)纖維的集束性,方便纖維在后續(xù)編織及復(fù)合材料制備等過程中的加工；(3)改善纖維與樹脂間的界面結(jié)合強(qiáng)度。上述三方面中，前兩方面對于上漿劑的種類并不敏感，是所有上漿劑都需具備的基本作用。第三方面對于上漿劑的種類十分敏感，提高纖維與樹脂間的相容性主要依靠上漿劑中上漿樹脂與制備復(fù)合材料所用樹脂間的相容性實(shí)現(xiàn)。樹脂所包含的種類繁多，并不能單純依靠一種或幾種上漿樹脂的混合，實(shí)現(xiàn)對所有用于碳纖維復(fù)合材料加工樹脂的良好相容，需要依據(jù)實(shí)際需求中具體基體樹脂的特性，有針對性的選擇上漿劑。因此，不同上漿劑的種類實(shí)際決定了適合與其處理后纖維復(fù)合的樹脂種類。換言之，雖然按照同一力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的碳纖維未上漿前屬于同類產(chǎn)品，但是不同生產(chǎn)廠家間由于選擇了不同的上漿劑，最終上漿后的碳纖維存在顯著的不同，因此上漿劑種類在很大程度上影響碳纖維的最終用途。如果在制備碳纖維復(fù)合材料過程中，忽視碳纖維表面上漿劑與基體樹脂間的匹配，將無法獲得碳纖維與基體樹脂間高的界面結(jié)合強(qiáng)度，從而大大限制碳纖維增強(qiáng)作用的發(fā)揮。由于任何一類樹脂，與其相容性最佳的就是同類樹脂，因此制備上漿劑所選用樹脂的最理想材料，就是與之處理后纖維所增強(qiáng)樹脂的同類樹脂。
[0003]目前，由于環(huán)氧樹脂在碳纖維復(fù)合材料制備過程中的廣泛使用，現(xiàn)有碳纖維上漿劑多為環(huán)氧樹脂上漿劑(如:CN101886336、CN1271276、CN101858037、CN102828416、CN102206919、CN102212967、CN101858038、CN101736593、CN101845755 和 CN101880967)，以實(shí)現(xiàn)上漿纖維與環(huán)氧樹脂間的良好相容。但是環(huán)氧上漿劑應(yīng)用于增強(qiáng)雙馬來酰亞胺樹脂的碳纖維時(shí)，不但與雙馬來酰亞胺樹脂間相容性差，而且環(huán)氧樹脂耐溫性明顯低于雙馬來酰亞胺樹脂，在雙馬來酰亞胺復(fù)合材料的應(yīng)用中易發(fā)生界面層分解，影響復(fù)合材料的整體力學(xué)性能。開發(fā)一種以雙馬來酰亞胺樹脂為主漿料的上漿劑，可以明顯提高上漿后碳纖維與雙馬來酰亞胺樹脂間的界面結(jié)合強(qiáng)度，并且滿足碳纖維/雙馬來酰亞胺復(fù)合材料在應(yīng)用中對上漿劑耐溫性能的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對通用碳纖維表面環(huán)氧上漿劑與雙馬來酰亞胺樹脂間相容性差，以及不能滿足碳纖維/雙馬來酰亞胺復(fù)合材料在耐高溫應(yīng)用中對上漿劑耐高溫要求的問題，本發(fā)明提供一種耐溫性能與雙馬來酰亞胺樹脂相匹配的雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑，提高上漿后碳纖維與雙馬來酰亞胺樹脂間界面結(jié)合強(qiáng)度。
[0005]本發(fā)明的另一目的是，提供一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑的制法。
[0006]一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑，其組成和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下:
[0007](I)主漿料:0.5%?2.0%，
[0008](2)乳化劑 A:0.1 % ?0.2 %，
[0009](3)乳化劑 B:0.1%?1.8%，
[0010](4)去離子水:96.0%?99.3%。
[0011]如上所述，主漿料為N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺(CAS號:3006-93-7)或N, N’ -4，4’ - 二苯甲烷雙馬來酰亞胺(CAS號=13676-54-5)。
[0012]如上所述,乳化劑A為司班60或司班80。
[0013]如上所述，乳化劑B為吐溫40、吐溫60、吐溫80或0P-10。
[0014]一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑的制法，具體是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0015](I)按上漿劑組成中各組成，分別稱取主漿料、乳化劑A、乳化劑B和去離子水；
[0016](2)按主漿料與丙酮的質(zhì)量比1:4?5稱取丙酮，將主漿料溶解于丙酮中；
[0017](3)控制主漿料溶液的溫度為30?50°C，通過乳化機(jī)攪拌主漿料溶液，在轉(zhuǎn)速為8000?12000rpm條件下，向體系中加入乳化劑A，并繼續(xù)高速攪拌10?30min，得到的乳液，標(biāo)記為乳液A ；
[0018](4)將去離子水升溫至70?85 °C，通過乳化機(jī)進(jìn)行攪拌，在轉(zhuǎn)速為8000?12000rpm條件下，向體系中加入乳化劑B，并繼續(xù)高速攪拌10?30min，再自然冷卻至室溫，得到的乳液，標(biāo)記為乳液B;
[0019](5)保持乳液A的溫度不變，通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為8000?12000rpm條件下，加入乳液B，并繼續(xù)高速攪拌10?30min，最后保持溫度不變，采用機(jī)械攪拌，在轉(zhuǎn)速2000?3000rpm條件下攪拌24?48h，即得到雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021](I)本發(fā)明所提供的一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑，利用丙酮低沸點(diǎn)(56.050C )極易揮發(fā)的特性，雖然在上漿劑制備過程的開始階段引入丙酮，但是在后續(xù)制備過程中，通過控制體系溫度，攪拌轉(zhuǎn)速和攪拌時(shí)間，去除體系中所含丙酮，得到符合工業(yè)生產(chǎn)需求的不含有機(jī)溶劑的乳液型上漿劑。
[0022](2)本發(fā)明所提供的一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑，在油相(即主漿料的丙酮溶液)中加入易溶于油的乳化劑A，在水相中加入易溶于水的乳化劑B，當(dāng)兩相混合并劇烈攪拌時(shí)，兩種乳化劑可在水相和油相的相界面上形成穩(wěn)定的復(fù)合物，所制備的乳液型上漿劑穩(wěn)定性極高，滿足工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中對碳纖維上漿劑長貯存時(shí)間的需求。
[0023](3)本發(fā)明所提供的一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑，主漿料為雙馬來酰亞胺樹月旨，因此上漿后的碳纖維與雙馬來酰亞胺樹脂間的界面相容性好，能夠明顯提高碳纖維與雙馬來酰亞胺樹脂間的界面結(jié)合強(qiáng)度，促進(jìn)碳纖維/雙馬來酰亞胺復(fù)合材料整體力學(xué)性能的提升。
[0024](4)本發(fā)明所提供的一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑，原料來源簡單可靠，制備工藝易于重復(fù)，方便進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0026]應(yīng)注意，此處的實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明的范圍。
[0027]還應(yīng)注意，在閱讀本發(fā)明的內(nèi)容后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明所做的各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣屬于所附權(quán)利要求書的限定范圍內(nèi)。
[0028]實(shí)施例1
[0029]分別稱取5g N, N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、Ig司班60、Ig吐溫80和993ml去離子水，首先將N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺溶解于25.5ml的丙酮中，接著通過恒溫水浴將該溶液溫度調(diào)節(jié)為30°C,再利用乳化機(jī)攪拌,在轉(zhuǎn)速為8000rpm條件下，向體系中加入司班60,并繼續(xù)高速攪拌lOmin，得到的乳液標(biāo)記為乳液A。另外，將去離子水升溫至70°C，通過乳化機(jī)進(jìn)行攪拌，在轉(zhuǎn)速為8000rpm條件下，向體系中加入吐溫80,并繼續(xù)高速攪拌IOmin,再自然冷卻至室溫，得到的乳液標(biāo)記為乳液B。保持乳液A的溫度不變，通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為8000rpm條件下，向體系中加入乳液B，并繼續(xù)高速攪拌lOmin，最后再保持體系溫度不變，采用一般機(jī)械攪拌，在轉(zhuǎn)速2000rpm條件下攪拌24h，即得到雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑。
[0030]該雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑中主漿料N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，乳化劑A司班60的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1 %，乳化劑B吐溫80的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1 %，去尚子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.3%。
[0031]實(shí)施例2
[0032]分別稱取IOg N, N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、2g司班80、Ig吐溫60和987ml去離子水，首先將N，N’-間苯撐雙馬來酰亞胺溶解于56.1ml的丙酮中，接著通過恒溫水浴將該溶液溫度調(diào)節(jié)為50°C,再利用乳化機(jī)攪拌,在轉(zhuǎn)速為12000rpm條件下，向體系中加入司班80,并繼續(xù)高速攪拌30min，得到的乳液標(biāo)記為乳液A。另外，將去離子水升溫至85°C，通過乳化機(jī)進(jìn)行攪拌，在轉(zhuǎn)速為12000rpm條件下，向體系中加入吐溫60，并繼續(xù)高速攪拌30min，再自然冷卻至室溫，得到的乳液標(biāo)記為乳液B。保持乳液A的溫度不變，通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為12000rpm條件下，向體系中加入乳液B，并繼續(xù)高速攪拌30min，最后再保持體系溫度不變，采用一般機(jī)械攪拌，在轉(zhuǎn)速3000rpm條件下攪拌48h，即得到雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑。
[0033]該雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑中主漿料N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%，乳化劑A司班80的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，乳化劑B吐溫60的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1 %，去尚子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.7%。
[0034]實(shí)施例3
[0035]分別稱取15g N, N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、2g司班60、18g吐溫40和965ml去離子水，首先將N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺溶解于89.9ml的丙酮中，接著通過恒溫水浴將該溶液溫度調(diào)節(jié)為40°C,再利用乳化機(jī)攪拌,在轉(zhuǎn)速為9000rpm條件下，向體系中加入司班60,并繼續(xù)高速攪拌20min，得到的乳液標(biāo)記為乳液A。另外，將去離子水升溫至80°C，通過乳化機(jī)進(jìn)行攪拌，在轉(zhuǎn)速為IOOOOrpm條件下，向體系中加入吐溫40，并繼續(xù)高速攪拌25min，再自然冷卻至室溫，得到的乳液標(biāo)記為乳液B。保持乳液A的溫度不變，通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為IlOOOrpm條件下，向體系中加入乳液B，并繼續(xù)高速攪拌25min，最后再保持體系溫度不變，采用一般機(jī)械攪拌，在轉(zhuǎn)速2500rpm條件下攪拌36h，即得到雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑。
[0036]該雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑中主漿料N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%，乳化劑A司班60的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，乳化劑B吐溫40的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.8%，去尚子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.5%。
[0037]實(shí)施例4
[0038]分別稱取20g N, N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、Ig司班80、18g吐溫80和961ml去離子水，首先將N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺溶解于127.5ml的丙酮中，接著通過恒溫水浴將該溶液溫度調(diào)節(jié)為50°C,再利用乳化機(jī)攪拌,在轉(zhuǎn)速為12000rpm條件下，向體系中加入司班80,并繼續(xù)高速攪拌30min，得到的乳液標(biāo)記為乳液A。另外，將去離子水升溫至75°C，通過乳化機(jī)進(jìn)行攪拌，在轉(zhuǎn)速為IlOOOrpm條件下，向體系中加入吐溫80，并繼續(xù)高速攪拌20min，再自然冷卻至室溫，得到的乳液標(biāo)記為乳液B。保持乳液A的溫度不變，通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為9000rpm條件下，向體系中加入乳液B，并繼續(xù)高速攪拌15min，最后再保持體系溫度不變，采用一般機(jī)械攪拌，在轉(zhuǎn)速3000rpm條件下攪拌40h，即得到雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑。
[0039]該雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑中主漿料N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%，乳化劑A司班80的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1 %，乳化劑B吐溫80的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.8%，去尚子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.1 %。
[0040]實(shí)施例5
[0041]分別稱取5g N，N’ -4，4’ -二苯甲烷雙馬來酰亞胺、1.5g司班80、5g吐溫40和988.5ml去離子水，首先將N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺溶解于31.9ml的丙酮中，接著通過恒溫水浴將該溶液溫度調(diào)節(jié)為35°C，再利用乳化機(jī)攪拌，在轉(zhuǎn)速為8500rpm條件下，向體系中加入司班80，并繼續(xù)高速攪拌15min，得到的乳液標(biāo)記為乳液A。另外，將去離子水升溫至75°C，通過乳化機(jī)進(jìn)行攪拌，在轉(zhuǎn)速為9500rpm條件下，向體系中加入吐溫40，并繼續(xù)高速攪拌25min，再自然冷卻至室溫，得到的乳液標(biāo)記為乳液B。保持乳液A的溫度不變，通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為9900rpm條件下，向體系中加入乳液B,并繼續(xù)高速攪拌15min,最后再保持體系溫度不變，采用一般機(jī)械攪拌，在轉(zhuǎn)速HOOrpm條件下攪拌30h，即得到雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑。
[0042]該雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑中主漿料N，N’ -4，4’ - 二苯甲烷雙馬來酰亞胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.50%，乳化劑A司班80的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%，乳化劑B吐溫40的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
0.50%，去離子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.85%。
[0043]實(shí)施例6
[0044]分別稱取IOg N, N’ -4，4’ - 二苯甲烷雙馬來酰亞胺、1.3g司班60、9g吐溫60和979.7ml去離子水，首先將N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺溶解于59.9ml的丙酮中，接著通過恒溫水浴將該溶液溫度調(diào)節(jié)為45°C，再利用乳化機(jī)攪拌，在轉(zhuǎn)速為IOOOOrpm條件下，向體系中加入司班60，并繼續(xù)高速攪拌25min，得到的乳液標(biāo)記為乳液A。另外，將去離子水升溫至81°C，通過乳化機(jī)進(jìn)行攪拌，在轉(zhuǎn)速為IOOOOrpm條件下，向體系中加入吐溫60，并繼續(xù)高速攪拌20min，再自然冷卻至室溫，得到的乳液標(biāo)記為乳液B。保持乳液A的溫度不變，通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為95000rpm條件下，向體系中加入乳液B，并繼續(xù)高速攪拌20min，最后再保持體系溫度不變，采用一般機(jī)械攪拌，在轉(zhuǎn)速2500rpm條件下攪拌45h，即得到雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑。
[0045]該雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑中主漿料N，N’ -4，4’ - 二苯甲烷雙馬來酰亞胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00%，乳化劑A司班60的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.13%，乳化劑B吐溫60的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.90%，去離子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.97%。
[0046]實(shí)施例7
[0047]分別稱取15g N, N’ -4，4’ - 二苯甲烷雙馬來酰亞胺、1.8g司班60、14g的0P-10和969.2ml去離子水，首先將N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺溶解于84.1ml的丙酮中，接著通過恒溫水浴將該溶液溫度調(diào)節(jié)為50°C，再利用乳化機(jī)攪拌，在轉(zhuǎn)速為IlOOOrpm條件下，向體系中加入司班60，并繼續(xù)高速攪拌20min，得到的乳液標(biāo)記為乳液A。另外，將去離子水升溫至85°C，通過乳化機(jī)進(jìn)行攪拌，在轉(zhuǎn)速為IlOOOrpm條件下，向體系中加入0P-10，并繼續(xù)高速攪拌25min，再自然冷卻至室溫，得到的乳液標(biāo)記為乳液B。保持乳液A的溫度不變，通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為12000rpm條件下，向體系中加入乳液B,并繼續(xù)高速攪拌30min,最后再保持體系溫度不變，采用一般機(jī)械攪拌，在轉(zhuǎn)速3000rpm條件下攪拌48h，即得到雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑。
[0048]該雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑中主漿料N，N’ -4，4’ - 二苯甲烷雙馬來酰亞胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.50%，乳化劑A(司班60)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.18%，乳化劑B(0P-10)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.40%，去離子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.92%。
[0049]實(shí)施例8
[0050]分別稱取20g N, N’ -4，4’ - 二苯甲烷雙馬來酰亞胺、2g司班80、18g的0P-10和960ml去離子水，首先將N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺溶解于102ml的丙酮中，接著通過恒溫水浴將該溶液溫度調(diào)節(jié)為50°C，再利用乳化機(jī)攪拌，在轉(zhuǎn)速為12000rpm條件下，向體系中加入司班80，并繼續(xù)高速攪拌20min，得到的乳液標(biāo)記為乳液A。另外，將去離子水升溫至73°C，通過乳化機(jī)進(jìn)行攪拌，在轉(zhuǎn)速為9000rpm條件下，向體系中加入0P-10，并繼續(xù)高速攪拌18min，再自然冷卻至室溫，得到的乳液標(biāo)記為乳液B。保持乳液A的溫度不變，通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為12000rpm條件下，向體系中加入乳液B，并繼續(xù)高速攪拌30min，最后再保持體系溫度不變，采用一般機(jī)械攪拌，在轉(zhuǎn)速3000rpm條件下攪拌48h，即得到雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑。
[0051]該雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑中主漿料N，N’ -4，4’ - 二苯甲烷雙馬來酰亞胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%，乳化劑A (司班80)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，乳化劑B (0P-10)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
1.8%,去尚子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.0%。
[0052]對比例I
[0053]專利CN 102828416A中公開了一種典型的環(huán)氧樹脂上漿劑的制備方法，可作為雙馬來酰亞胺乳液上漿劑的對比，具體制備過程參見專利CN102828416A中實(shí)施例一，即如下步驟:將2g雙酚A環(huán)氧樹脂、0.9ml去離子水、0.45g尼康爾707-SF乳化劑和0.45g尼康爾723-SF乳化劑混合，在40°C以下及IOOOrpm條件下攪拌90min，接著在40°C以下及IOOOOrpm條件下攪拌30min,之后向體系中加入0.1g的氯化銨,在40°C以下及IOOOrpm條件下攪拌20min，即得到環(huán)氧樹脂乳液型上漿劑。
[0054]在室溫及攪拌轉(zhuǎn)速IOOOrpm條件下，向上述上漿劑中加入200ml去離子水，攪拌60min，得到可以直接應(yīng)用于碳纖維上漿的環(huán)氧樹脂乳液型上漿劑。其中，環(huán)氧樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.98%,707-SF乳化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.22%,723-SF乳化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.22%，氯化銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%，去離子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.53%。
[0055]對比例[0056]對比例2與對比例I的不同，在于稀釋原始環(huán)氧樹脂乳液型上漿劑時(shí)所加入去離子水的量為100ml，所得到的可以直接應(yīng)用于碳纖維上漿的環(huán)氧樹脂乳液型上漿劑組成為:環(huán)氧樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.92%，707-SF乳化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.43%，723-SF乳化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.43%，氯化銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1 %，去離子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.11%。
[0057]為驗(yàn)證本發(fā)明的有效性，進(jìn)行如下測試:
[0058]將實(shí)施例1?8及對比例I和2中所得上漿劑倒入浸潰上漿裝置的漿槽中，未上漿的T300碳纖維以走絲速度110m/h和絲束張力150g，在鍍鉻橡膠弓形圓棒上擴(kuò)幅至原始絲束寬度2倍后，通過上漿槽浸潰上漿。上漿后碳纖維通過烘箱，在110°C條件下烘干后收絲，得到各種上漿劑處理的碳纖維。
[0059]以QY8911-1II雙馬來酰亞胺樹脂為基體材料，與未上漿的T300碳纖維及實(shí)施例1?8、對比例I和2中上漿劑上漿的碳纖維，通過熱壓罐工藝制備單向復(fù)合材料，控制纖維的體積含量為60±2%，具體的熱壓罐溫度和壓力控制歷程如下:以2°C/min升溫速率從室溫升溫至140°C，恒溫20min ;然后加壓至0.5MPa并保持壓力恒定；隨后按相同的升溫速率升溫至190°C，恒溫150min ;再以相同的升溫速率升溫至205°C，恒溫240min ;最后以1°C /min速率降溫至室溫，溫度降為室溫后將熱壓罐內(nèi)壓力降至常壓。
[0060]依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D2344測試未上漿的T300碳纖維與實(shí)施例1?8及對比例I和2中上漿劑上漿的碳纖維與QY8911-1II雙馬來酰亞胺樹脂間的層間剪切強(qiáng)度，表征碳纖維與雙馬來酰亞胺樹脂間的界面結(jié)合強(qiáng)度。此外，測試150°C條件下，未上漿的T300碳纖維與實(shí)施例1?8及對比例I和2中上漿劑上漿的碳纖維與QY8911-1II雙馬來酰亞胺樹脂間的層間剪切強(qiáng)度，表征雙馬來酰亞胺乳液上漿劑對碳纖維/雙馬來酰亞胺復(fù)合材料耐高溫應(yīng)用的適應(yīng)性。其中，試樣尺寸為:3mmX6mmX20mm，測試使用的跨厚比為4，載荷加載速度為lmm/min。
[0061]測試結(jié)果列于表I中，從測試結(jié)果中可以明顯看出，經(jīng)本發(fā)明所制備的雙馬來酰亞胺乳液上漿劑上漿后，碳纖維與雙馬來酰亞胺樹脂間的層間剪切強(qiáng)度，在測試溫度為25°C及150°C條件下均得到顯著的提高，表明本發(fā)明所提供的雙馬來酰亞胺乳液上漿劑能夠大幅度改善碳纖維與雙馬來酰亞胺樹脂間的界面結(jié)合強(qiáng)度，滿足碳纖維/雙馬來酰亞胺復(fù)合材料耐高溫應(yīng)用對上漿劑耐溫性能的需要。此外，與典型環(huán)氧上漿劑的對比，證明了本發(fā)明所提供的雙馬來酰亞胺乳液上漿劑，比傳統(tǒng)的環(huán)氧上漿劑能更好的滿足增強(qiáng)雙馬來酰亞胺樹脂碳纖維對上漿劑的需求。
[0062]表I
【權(quán)利要求】
1.一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑，其特征在于其質(zhì)量百分比組成如下: (1)主漿料:0.5% ~2.0%,
(2)乳化劑A:0.1% ~0.2%，
(3)乳化劑B:0.1% ~1.8%,
(4)去離子水:96.0%~99.3%ο
2.如權(quán)利要求1所述的一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑，其特征在于所述的主漿料為N, N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺或N，N’ -4，4’ - 二苯甲烷雙馬來酰亞胺。
3.如權(quán)利要求1所述的一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑，其特征在于所述的乳化劑A為司班60或司班80。
4.如權(quán)利要求1所述的一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑，其特征在于所述的乳化劑B為吐溫40、吐溫60、吐溫80或OP-1O。
5.如權(quán)利要求1一 4任一項(xiàng)所述的一種雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)按上漿劑組成中各組成，分別稱取主漿料、乳化劑A、乳化劑B和去離子水； (2)按主漿料與丙酮的質(zhì)量比1:4~5稱取丙酮，將主漿料溶解于丙酮中； (3)控制主漿料溶液的溫度為30~50°C，通過乳化機(jī)攪拌主漿料溶液，在轉(zhuǎn)速為8000~12000rpm條件下，向體系中加入乳化劑A，并繼續(xù)高速攪拌10~30min，得到的乳液，標(biāo)記為乳液A; (4)將去離子水升溫至70~85°C，通過乳化機(jī)進(jìn)行攪拌，在轉(zhuǎn)速為8000~12000rpm條件下，向體系中加入乳化劑B，并繼續(xù)高速攪拌10~30min，再自然冷卻至室溫，得到的乳液，標(biāo)記為乳液B ； (5)保持乳液A的溫度不變，通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為8000~12000rpm條件下，加入乳液B，并繼續(xù)高速攪拌10~30min，最后保持溫度不變，采用機(jī)械攪拌，在轉(zhuǎn)速2000~3000rpm條件下攪拌24~48h，即得到雙馬來酰亞胺乳液型上漿劑。
【文檔編號】D06M101/40GK104005232SQ201410254987
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】呂春祥, 攻壽春, 原浩杰 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所