一种聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物上浆剂及其制法和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种聚乙二醇马来酰亚胺

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物上浆剂及其制法和应用


[0001]本专利技术涉及纤维制造领域，具体地说，是涉及一种聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物上浆剂及其制法和应用。该上浆剂能有效改善碳纤维耐热性能，并提升碳纤维与聚乙二醇马来酰亚胺类和聚苯乙烯类树脂基体之间的界面性能。

技术介绍

[0002]碳纤维是一种由碳元素组成的特种纤维材料，碳纤维增强复合材料(CFRP)是以碳纤维为增强材料与树脂、金属、陶瓷等基体复合而制成的材料。举例来说，碳纤维可与聚马来酰亚胺复合制备碳纤维/聚马来酰亚胺复合材料，碳纤维具有比强度和比模量高的特点，能够显著提升复合材料的力学性能。由N取代马来酰亚胺单体和苯乙烯基单体组成的共聚物有耐热性好、聚合方法多样和工艺性好的特点，常被用于汽车、电视机和冰箱的制造当中。聚苯乙烯是一种无定型高分子聚合物，由于侧链的苯环体积较大，因此聚苯乙烯的刚度较大且较脆，因此可通过添加共聚单体以改善聚苯乙烯的性能。N取代马来酰亚胺具有五元平面环结构，常作为耐热性单体与其他单体共聚以提升聚合物材料的耐热性。由于碳纤维表面活性基团较少，且N取代马来酰亚胺单体和苯乙烯基单体组成的共聚物水溶性较差，两者难以紧密结合。目前市售的聚酰亚胺为设计的碳纤维上浆剂虽然种类繁多，但针对N取代马来酰亚胺单体和苯乙烯基单体共聚物设计的上浆剂较少，因此设计适用于碳纤维/马来酰亚胺-苯乙烯共聚物复合材料的上浆剂便具有了很高的实用价值。
[0003]环氧树脂是一种具有优异的力学性能、稳定性和绝缘性的热固性树脂，是一种碳纤维增强复合材料中常用的基体，被广泛应用于航空材料、工程材料等领域。近年来，航空工业的发展对复合材料的耐热性提出了更高的要求，环氧类上浆剂由于耐热性不足，在高温加工和长期使用中易分解，无法满足在高温环境下的使用。因此可在上浆剂的制备中添加耐高温聚合物以提升复合材料的耐高温性能，专利CN104695228A公开了一种碳纤维用热塑性乳液上浆剂的制备方法，其中介绍了利用聚苯基马来酰亚胺共聚物与ABS共混作为主浆料制备上浆剂的方法，即将环氧树脂制备成溶液后，再与乳化剂和去离子水搅拌至形成乳液，该种制备手段可被用于制备多种不同类型的上浆剂，即将具有耐热性的聚马来酰亚胺共聚物加入上浆剂以获得耐热性上浆剂。

技术实现思路

[0004]为了解决以上现有技术中存在的问题，本专利技术首先制备得到了一种聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物，然后将所述聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物与树脂乳液混合制备了一种聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物上浆剂，该上浆剂具有可变的主剂构型，并具有较强的亲水性能和耐热性，因而在制备复合材料领域拥有较好的应用前景。
[0005]本专利技术目的之一为提供一种聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物上浆剂，包
括聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物、乳化剂和水，其中所述乳化剂为水性乳化剂。
[0006]本专利技术技术方案中，所述聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物优选具有式I所示结构式：
[0007][0008]其中n为1～50，优选地，n为2～20；
[0009]R1为为中的一种；
[0010]p为1～50，q为1～50，优选地p为3～20，q为4～20；
[0011]R2为-OH、-O-CH3、-CH
2-COOH、-SH、中的一种；
[0012]R3为-H、-CH3、-OH、-O-CH3、COOH、-CH
2-COOH、-F、-Cl、-Br、-I、-NH2、中的一种。
[0013]所述聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物由聚乙二醇马来酰亚胺类单体和苯乙烯类单体聚合得到。
[0014]优选地，所述聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物可通过以下步骤制备得到：室温、氮气氛下，将聚乙二醇马来酰亚胺类单体和苯乙烯类单体加入溶剂中，加入引发剂进行反应。优选地，所述反应温度为50～80℃，反应时间为12～36小时，更优选地，所述反应温度为55～75℃，反应时间为12～30小时。
[0015]以上所述制备聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物的步骤还包括沉淀、过滤、洗涤干燥等通常的后处理步骤，所用溶剂均为通常使用的溶剂。
[0016]所述聚乙二醇马来酰亚胺类单体选自羟基聚乙二醇马来酰亚胺、甲氧基聚乙二醇马来酰亚胺、羧基聚乙二醇马来酰亚胺、巯基聚乙二醇马来酰亚胺、丙烯酸酯聚乙二醇马来酰亚胺、叔丁氧羰基亚胺聚乙二醇马来酰亚胺中的至少一种，优选为甲氧基聚乙二醇马来酰亚胺、羧基聚乙二醇马来酰亚胺、羟基聚乙二醇马来酰亚胺中的至少一种；
[0017]所述聚乙二醇马来酰亚胺类单体的分子量为150～5000，优选为300～3000；
[0018]所述苯乙烯类单体选自苯乙烯、对甲基苯乙烯、对羟基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、4-乙烯基苯甲酸、4-乙烯基苯乙酸、对氟苯乙烯、对氯苯乙烯、对溴苯乙烯、对碘苯乙烯、对氨基苯乙烯、对异丁基苯乙烯中的至少一种，优选为苯乙烯、对甲基苯乙烯、4-乙烯基苯甲酸、4-羟基苯乙烯的至少一种。
[0019]所述溶剂为四氢呋喃等通常有机溶剂。
[0020]所述引发剂为偶氮二异丁腈等通常引发剂。
[0021]以上方法中，聚乙二醇马来酰亚胺类单体和苯乙烯类单体的摩尔比为(0.2～5)：1，优选为(0.5～2)：1；
[0022]溶剂与总单体的摩尔比为(1～50)：1，优选为(5～20)：1，更优选为(10～15)：1；
[0023]引发剂与总单体的摩尔比为(0.0001～0.01)：1，优选为(0.001～0.005)：1。
[0024]本专利技术技术方案中，所述乳化剂由包含有双酚A型树脂和聚乙二醇在内的组分制备得到，优选地，所述乳化剂由包含双酚A型树脂、聚乙二醇、乳化剂一和乳化剂二在内的组分制备得到。更优选地，在50～100℃下，将聚乙二醇与双酚A型树脂混合，升温至熔融，加入乳化剂一和乳化剂二，得所述乳化剂。所述搅拌时间至反应完成为止，搅拌5～10小时。所述温度进一步优选为60～90℃。
[0025]以上乳化剂中，聚乙二醇的分子量为200～4000，优选为400～2000；
[0026]双酚A型树脂为双酚A型环氧树脂、双酚A型酚醛树脂、双酚A型聚醚树脂、双酚A型乙烯基酯树脂、双酚A型聚酯树脂中的至少一种，优选为双酚A型环氧树脂、双酚A型聚醚树脂的至少一种；
[0027]乳化剂一为山梨糖醇酐单硬脂酸酯(斯盘-60)、山梨醇酐单油酸酯(斯盘-80)中的至少一种；
[0028]乳化剂二为聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯(吐温-40)、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯(吐温-60)、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(吐温-80)、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)中的至少一种。
[0029]双酚A型树脂与聚乙二醇的摩尔比为(2～50)：1，优选为(10～45)：1，更优选为(20～45)：1；
[0030]乳化剂一与聚乙二醇的摩尔比为(0.05～5)：1，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物上浆剂，包括聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物、乳化剂和水，其中所述乳化剂为水性乳化剂。2.根据权利要求1所述的上浆剂，其特征在于：所述聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物具有式I所示结构式：其中n为1～50，优选地，n为2～20；R1为为中的一种；p为1～50，q为1～50，p优选为3～20，q优选为4～20；R2为-OH、-O-CH3、-CH
2-COOH、-SH、中的一种；R3为-H、-CH3、-OH、-O-CH3、-COOH、-CH
2-COOH、-F、-Cl、-Br、-I、-NH2、中的一种。3.根据权利要求1所述的上浆剂，其特征在于：所述聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物由聚乙二醇马来酰亚胺类单体和苯乙烯类单体聚合得到；和/或，所述乳化剂由包含有双酚A型树脂和聚乙二醇在内的组分制备得到。4.根据权利要求3所述的上浆剂，其特征在于：所述聚乙二醇马来酰亚胺-苯乙烯类型共聚物通过以下步骤制备得到：在室温、氮气氛下，将聚乙二醇马来酰亚胺类单体和苯乙烯类单体加入溶剂中，加入引发剂进行聚合反应。5.根据权利要求4所述的上浆剂，其特征在于：所述聚乙二醇马来酰亚胺类单体选自羟基聚乙二醇马来酰亚胺、甲氧基聚乙二醇马来酰亚胺、羧基聚乙二醇马来酰亚胺、巯基聚乙二醇马来酰亚胺、丙烯酸酯聚乙二醇马来酰亚胺、叔丁氧羰基亚胺聚乙二醇马来酰亚胺中的至少一种；和/或，所述聚乙二醇马来酰亚胺类单体的分子量为150～5000，优选为300～3000；和/或，所述苯乙烯类单体选自苯乙烯、对甲基苯乙烯、对羟基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、4-乙
烯基苯甲酸、4-乙烯基苯乙酸、对氟苯乙烯、对氯苯乙烯、对溴苯乙烯、对碘苯乙烯、对氨基苯乙烯、对异丁基苯乙烯中的至少一种；和/或，所述反应温度为50～80℃，反应时间为12～36小时。6.根据权利要求4所述的上浆剂，其特征在于：聚乙二醇马来酰亚胺类单体和苯乙烯类单体的摩尔比为(0.2～5)：1，优选为(0.5～2)：1；和/或，溶剂与总单体的摩尔比为(1～50)：1，优选为(5～20)：1，更优选为(10～15)：1；和/或，引发剂与总单体的摩尔比为(0.0001～0.01)：1，优选为(0.001～0.005)：1。7.根据权利要求3所述的上浆剂，其特征在于：所述乳化剂由包含双酚A型树脂、聚乙二醇、乳化剂一和乳化剂二在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张牧阳，沈志刚，李磊，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：