一种环保型改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环保型改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂的制备方法，得到一种平均粒径较小、稀释稳定性良好的环保型水性聚合物乳液。本发明专利技术的一种改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂由两部分制得改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂，第一部分为合成改性聚氨酯乙烯基上浆剂主浆料，第二部分为反相乳化制得改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂。基碳纤维上浆剂。

【技术实现步骤摘要】
一种环保型改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种改性聚氨酯乙烯基上浆剂水性聚合物乳液的制备技术，主要适用于碳纤维增强乙烯基树脂复合材料的应用。

技术介绍

[0002]碳纤维是一种含碳量高于90％的无机纤维材料，具有高强度、高比模量、质量轻、化学稳定性好、热膨胀系数低等优点，在航空航天、风力发电、轨道交通、船舶、汽车等领域有广泛的应用。但是碳纤维丝是一种脆性材料，在生产加工过程中容易起毛和断裂，降低碳纤维产品的力学性能也会对生产带来较大的危险性。因此，为了解决上面的问题，最常用的一种方法就是对碳纤维表面进行上浆处理，在碳纤维表面包裹一层高分子聚合物，减少碳纤维丝起毛和断裂，提高碳纤维丝的耐磨性、集束性，同时，上浆后上浆剂作为一种粘结剂，可以更好的与基体树脂进行浸润粘结，提高复合材料整体力学性能。
[0003]复合材料中常用的树脂基体有环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂等，环氧树脂具有优异的耐热稳定性，但是由于特殊分子结构导致复合材料的韧性较差，乙烯基树脂是通过不饱和羧酸与环氧树脂在苯乙烯中制备的一种热固性树脂，乙烯基树脂不仅具有环氧树脂突出的力学性能还具有不饱和聚酯树脂良好的机械加工性能，具有优异的化学稳定性和良好的耐水性，是具有广泛应用前景的树脂之一。由于碳纤维要与不同类型的树脂结合制备复合材料，根据相似相溶的原理，不同树脂基体要选择相对应的上浆剂，为使碳纤维与乙烯基树脂之间有强连接作用，本专利技术制备一种与乙烯基树脂具有强连接作用的改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂。
专利
技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂的制备方法，得到一种平均粒径较小、稀释稳定性良好的环保型水性聚合物乳液，其特征在于，由两部分制得改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂，第一部分为合成改性聚氨酯乙烯基上浆剂主浆料，第二部分为反相乳化制得改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂。
[0005]本专利技术的目的在于提供一种改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂的制备方法，其特征在于，由两部分制得改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂：第一部分为合成改性聚氨酯乙烯基上浆剂主浆料；第二部分为反相乳化制得改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂。
[0006]优选的，所述改性聚氨酯乙烯基主浆料合成步骤如下：
[0007]步骤一：在含有有机溶剂的体系下，首先在较低温度(40
‑
55℃)，聚乙二醇与异氰酸酯单体反应，反应时间为1
‑
3小时；
[0008]步骤二：加入环氧树脂，升高温度在较高的温度下(70
‑
95℃)，进一步进行接枝聚合反应，反应时间为1.5
‑
4小时；
[0009]步骤三：在较高的温度下(70
‑
95℃)，加入含有碳碳双键的丙烯酸酯类化合物，继续接枝聚合反应，反应时间为1
‑
2.5小时；
[0010]步骤四：加入封端的化合物烯丙基聚醚，进行封端终止聚合反应，反应时间为1
‑
2小时；
[0011]步骤五：减压蒸馏收集有机溶剂，得到改性聚氨酯乙烯基上浆剂主浆料。
[0012]优选的，所述含有有机溶剂选自丙酮、丁酮、环己酮、异佛尔酮中一种以上的酮类有机溶剂。
[0013]优选的，所述聚乙二醇分子量包括但不限于400、800、1000、2000、3000、4000、6000。
[0014]优选的，所述异氰酸酯单体包括但不限于二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异氰酸酯三聚体。
[0015]优选的，所述环氧树脂包括但不限于双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化的双酚A型环氧树脂。
[0016]优选的，所述含有碳碳双键的丙烯酸酯类化合物包括但不限于丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、羟甲基丙烯酰胺。
[0017]优选的，所述烯丙基聚醚中，烯丙基聚醚分子量包括但不限于400、1000、2400、3000、4000。
[0018]优选的，所述反相乳化得到改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂步骤如下：
[0019]步骤六：备料，按照以下组分准备原材料：2
‑
3重量份环氧树脂(环氧树脂包括但不限于双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化的双酚A型环氧树脂等)、3
‑
5重量份所述改性聚氨酯乙烯基上浆剂主浆料、5
‑
20重量份去离子水；
[0020]步骤七：将步骤六中的环氧树脂和上浆剂主浆料在烘箱中熔融，然后混合搅拌均匀；
[0021]步骤八：将步骤六中的去离子水提前60℃进行预热；
[0022]步骤九：将步骤七中的混合物料利用高速剪切分散机分散，剪切搅拌速率为1500
‑
6000转/分钟，将步骤八准备的预热水缓慢滴加到高速分散的物料中，进行相转变乳化2
‑
3小时，然后降温至室温，冷却过滤出料，即得到改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂。
[0023]在本专利技术中，改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂制备的方法，制得的碳纤维上浆剂是环保型水溶性聚合物乳液，利于碳纤维上浆工艺操作；且上浆剂分子结构中含有较多的不饱和碳碳双键，这些不饱和碳碳双键可以参与乙烯基树脂的固化反应，可以显著提高碳纤维与乙烯基树脂之间的界面作用力，实现界面层的强强化学连接，有利于提高碳纤维增强乙烯基复合材料的综合力学机械性能。通过本专利技术，得到一种平均粒径较小、稀释稳定性良好的环保型水性聚合物乳液。
具体实施方式
[0024]以下通过实施例对本专利技术进行具体说明，有必要在此指出的是以下实施例不能理解为对本专利技术保护范围的限制，如果该领域的技术熟练人员根据上述
技术实现思路
对本专利技术作出一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术范围。
[0025]本专利技术中，改性聚氨酯乙烯基上浆剂主浆料合成步骤如下：
[0026]步骤一：在含有有机溶剂(有机溶剂包括但不限于丙酮、丁酮、环己酮、异佛尔酮等
酮类有机溶剂)的体系下，首先在较低温度(40
‑
55℃)，聚乙二醇(分子量包括但不限于400、800、1000、2000、3000、4000、6000等)与异氰酸酯单体(异氰酸酯单体包括但不限于二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异氰酸酯三聚体等)反应，反应时间为1
‑
3小时；
[0027]步骤二：然后，加入环氧树脂(环氧树脂包括但不限于双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化的双酚A型环氧树脂等)，升高温度在较高的温度下(70
‑
95℃)，进一步进行接枝聚合反应，反应时间为1.5
‑
4小时；
[0028]步骤三：然后，在较高的温度下(70
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保型改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂的制备方法，其特征在于，由两部分制得改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂：第一部分为合成改性聚氨酯乙烯基上浆剂主浆料；第二部分为反相乳化制得改性聚氨酯乙烯基碳纤维上浆剂。2.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性聚氨酯乙烯基上浆剂主浆料合成步骤如下：步骤一：在含有有机溶剂的体系下，首先在较低温度(40
‑
55℃)，聚乙二醇与异氰酸酯单体反应，反应时间为1
‑
3小时；步骤二：加入环氧树脂，升高温度在较高的温度下(70
‑
95℃)，进一步进行接枝聚合反应，反应时间为1.5
‑
4小时；步骤三：在较高的温度下(70
‑
95℃)，加入含有碳碳双键的丙烯酸酯类化合物，继续接枝聚合反应，反应时间为1
‑
2.5小时；步骤四：加入封端的化合物烯丙基聚醚，进行封端终止聚合反应，反应时间为1
‑
2小时；步骤五：减压蒸馏收集有机溶剂，得到改性聚氨酯乙烯基上浆剂主浆料。3.权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述含有有机溶剂选自丙酮、丁酮、环己酮、异佛尔酮中一种以上的酮类有机溶剂。4.权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述聚乙二醇分子量包括但不限于400、800、1000、2000、3000、4000、6000。5.权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述异氰酸酯单体包括但不限于二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯基二异氰酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国军，魏浩，吴喜娜，马宁，王强，张馨月，张智嘉，李瑞，欧阳肖，
申请(专利权)人：青岛汇智领先新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：