一种碳纤维上浆剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及了一种碳纤维上浆剂及其制备方法，属于上浆剂领域。本发明专利技术先利用界面处理剂对碳纤维表面进行处理，提高复合材料接触界面的粗糙度和表面能，提高粘附浸润效果，从而防止界面的开裂并提高了界面剪切强度；再经表面活性改性剂引入亲水基并攻击环氧基中的碳阳离子，使得上浆剂具有较好的分散性能，增强了上浆效果，最后引入胺类物质，提高固着性能，另外利用环氧结构提高成膜后的韧性，随着上浆剂中水分挥发，形成一层膜包裹在碳纤维表面，填充纤维表面沟槽缺陷，提高碳纤维拉伸强度，形成稳定的上浆膜层。本发明专利技术解决了目前现有乳液型上浆剂形成的复合材料界面粘结性差，从而使复合材料的力学性能降低的问题。

A Carbon Fiber Sizing Agent and Its Preparation Method

The invention relates to a carbon fiber sizing agent and a preparation method thereof, belonging to the sizing agent field. The invention first uses the interface treatment agent to treat the surface of carbon fibers, improves the roughness and surface energy of the contact interface of composite materials, improves the adhesion and wetting effect, thus preventing the interface from cracking and improving the interface shear strength, and then uses the surface active modifier to introduce hydrophilic groups and attack the carbon cations in the epoxy groups, so that the sizing agent has better dispersion performance and enhances the surface shear strength. In addition, epoxy structure is used to improve the toughness of the film. With the evaporation of water in the sizing agent, a layer of film is formed on the surface of carbon fibers, filling the groove defects on the surface of the fibers, improving the tensile strength of carbon fibers, and forming a stable sizing film. The invention solves the problem of poor interfacial adhesion of composite materials formed by existing emulsion sizing agents, thereby reducing the mechanical properties of composite materials.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维上浆剂及其制备方法
本专利技术属于上浆剂领域，特别涉及一种碳纤维上浆剂及其制备方法。
技术介绍
碳纤维具有优良的力学性能，被誉为21世纪的新型材料。因其具有模量高、强度大、比重小、耐高温、抗疲劳、抗腐蚀等一系列优异的性能，其与先进树脂形成的复合材料在现代航空航天尖端
及体育休闲用品、土木建筑、电子产品、医疗器械等领域有着广泛的应用。但是，碳纤维是脆性材料，在生产及加工过程中，经机械摩擦容易起毛，或出现单丝断裂等现象，使碳纤维的强度降低。而且，由于毛丝的存在，树脂基体不能充分润湿碳纤维，在复合材料制备中容易产生孔隙，从而影响复合材料的力学性能。研究发现，在树脂基复合材料中存在第三相，即界面相，这一有限区域在物理性能上存在梯度，对纤维和基体树脂之间力的有效传递起主导作用，从而使纤维真正起到承载作用，影响复合材料的最终性能。但由于纤维与基体在性质上存在着很大的差异，而改变此差异的一种方法是在碳纤维与基体之间引入聚合物过渡中间层即进行上浆处理，即一方面使碳纤维粘合在一起，减少纤维之间的摩擦，减少损伤；另一方面可以对界面相起到修饰作用，使界面变得粗糙，强化力学锚定作用的影响。基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维上浆剂，其特征在于，包括界面处理剂、表面活性改性剂、固化改性剂；所述界面处理剂的制备方法为：取界面反应单体原料按质量比2~5：1~4：5~10加入2‑氨基‑5‑羟基苯甲酸、N,N‑二甲基甲酰胺搅拌混合，得混合物，升温至140~150℃，取混合物按质量比20~30：1~3：2~5加入亚硝酸钠、三氧化二氮搅拌混合，得界面处理剂。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维上浆剂，其特征在于，包括界面处理剂、表面活性改性剂、固化改性剂；所述界面处理剂的制备方法为：取界面反应单体原料按质量比2~5：1~4：5~10加入2-氨基-5-羟基苯甲酸、N,N-二甲基甲酰胺搅拌混合，得混合物，升温至140~150℃，取混合物按质量比20~30：1~3：2~5加入亚硝酸钠、三氧化二氮搅拌混合，得界面处理剂。2.根据权利要求1所述的碳纤维上浆剂，其特征在于，所述界面反应单体原料为：取苯胺、甲苯胺、十四胺、甲氧基苯胺、二甲苯胺、对氯苯胺、尿素中任意一种或任意几种按任意质量比混合，即得。3.根据权利要求1所述的碳纤维上浆剂，其特征在于，所述表面活性改性剂的制备方法为：取甘氨酸按质量比1~4：2~5：10~30加入聚乙二醇-2000、去离子水，得混合液，取混合液按质量比2~7：20~30加入氢氧化钠溶液搅拌混合，冷却至室温，即得表面活性改性剂。4.根据权利要求1所述的碳纤维上浆剂，其特征在于，所述固化改性剂的制备方法为：（1）取胺反应剂按质量比10~25：9~15加入丙二醇甲醚，于60~65℃搅拌混合，得混合液a，取环氧树脂-E51按质量比3~7：5~15加入混合液a，升温至65~75℃搅拌混合，减压蒸馏，得减压蒸馏物；（2）按质量份数计，取5~10份减压蒸馏物、5~10份丁基缩水甘油醚、0.3~0.6份催化添加剂、1~3份反应原料、20~40份丙二醇甲醚，于50~60℃搅拌混合，减压蒸馏，得减压蒸馏物a，取减压蒸馏物a按...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙春秀，路芸，卢星，
申请(专利权)人：常州市贝特织造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32