一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂，包括改性PEI基体、乳化剂、分散助剂和流变助剂；改性PEI基体上的主链结构上引入羟基或羧基进行改性；乳化剂为阴离子或是非离子乳化物其中的一种或是几种，占比为0.5

【技术实现步骤摘要】
一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂及其应用


[0001]本专利技术具体涉及一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂及其应用。

技术介绍

[0002]热塑性树脂及其复合材料近十多年来得到了迅速发展。与热固性材料相比,热塑性树脂具有优异的抗冲击韧性、耐疲劳损伤性能、成型周期短、生产效率高、可长期贮存、可进行修补和回收再利用等一系列优点。
[0003]因而在航空航天、医疗、电子、机械等领域得到了越来越广泛的发展和应用。特别是随着刚性、耐热性及耐介质性好的新型芳香族热塑性树脂基体复合材料的出现,使得热塑性复合材料克服了以往弹性模量低、抗溶剂性差、纤维与树脂结合强度低等缺点,可用于性能要求较高的结构材料。
[0004]但现有的碳纤维材料具有以下的缺点：
[0005]1.溶剂型产品，不符合环保要求，逐渐失去市场。
[0006]2.环氧类产品，高温下很容易分解且不容易保存，不适合PEEK等耐高温热塑性材料。
[0007]3.一些产品在化学结构上与目标产品差距较大，兼容性不强。
[0008]4.碳纤维自己的非极性和表面能影响，导致很多传统上浆剂都不匹配。
[0009]5.某些工艺，如电沉积，其反应速率难以控制，无法实现可控生产。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是为了解决以上现有技术的不足，提出了一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂，包括改性PEI基体、乳化剂、分散助剂和流变助剂；
[0011]改性PEI基体上的主链结构上引入羟基或羧基进行改性；
[0012]乳化剂为阴离子或是非离子乳化物其中的一种或是几种，占比为0.5
‑
1％；
[0013]分散助剂为阴离子型或是非离子型润湿分散剂，占比为0
‑
0.5％；
[0014]流变助剂为非缔合型碱溶胀增稠剂，占比为0.5
‑
1％；
[0015]溶剂为去离子水。
[0016]优选的，乳化剂为聚氧丙烯醚或环氧乙烷的一种或混合物。
[0017]优选的，分散助剂为羧酸盐或硫酸酯盐的一种或混合物。
[0018]优选的，流变助剂为ASE。
[0019]优选的，其中改性PEI/乳化剂/分散助剂/流变助剂的比例为98/1/0.5/0.5。
[0020]优选的，改性PEI的分子量为30000
‑
80000，最佳在45000
‑
55000范围内。
[0021]一种用于碳纤维材料制备的生产线；
[0022]所述的生产线包括放卷
‑
集纱
‑
退浆
‑
上浆
‑
除水
‑
展纱
‑
涂粉浸润
‑
熔融
‑
定型
‑
牵引
‑
收卷；
[0023]上浆工序中，在浆料中添加专用型上浆剂，专用型上浆剂的固体含量为0.5
‑
1.2％，纤维在浆槽内停留1
‑
2min，专用型上浆剂的含量为0.7
‑
1.0％；
[0024]上浆胶槽的后续设有除水装置与第一熔融装置；
[0025]第一熔融装置中的烘道设定温度为250
‑
350℃；
[0026]第一熔融装置的后续设有涂粉装置和第二熔融装置；
[0027]第二熔融装置中的烘道设定温度为370
‑
400℃。
[0028]有益效果：
[0029]该上浆剂作用于热塑性树脂和碳纤维/玻璃纤维的界面，可以有效地增强最终产品的机械性能。以改性PEI为基体，分子量控制在30000
‑
80000，优选45000
‑
55000范围内，在原PEI的主链结构上引入羟基或羧基改性，该基团可以极大的改善热塑性树脂和碳纤维之间的层间结合力。
[0030]本配方不使用溶剂，完全以去离子水作为溶剂，对环境友好，不产生额外污染。以东丽T700纤维为例，改性PEI/A/B/C的比例约为98/1/0.5/0.5,力学性能可以在原有基础上提升33％。本上浆剂适用于PAEK/PEEK/PEKK/PPS等各种耐高温热塑性树脂材料。
附图说明：
[0031]图1是一种用于碳纤维的连续纤维退浆涂粉生产线；
[0032]1.放卷装置2.集纱装置3.退浆装置4.上浆胶槽5.供浆装置6.除水装置7.第一熔融装置8.涂粉装置9.第二熔融装置10.第一冷却定型辊11.第二冷却定型辊12.收卷辊。
具体实施方式
[0033]为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步详述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。
[0034]实施例一：
[0035]一种上浆剂，基体为改性PEI，分子量在45000
‑
50000中。
[0036]其中乳化剂/分散助剂/流变助剂分别为聚氧丙烯醚、羧酸盐和ASE，占比分别为0.6％、0.3％、0.6％。
[0037]溶剂为去离子水。
[0038]实施例二：
[0039]一种上浆剂，基体为改性PEI，分子量在45000
‑
50000中。
[0040]其中乳化剂/分散助剂/流变助剂分别为聚氧丙烯醚、羧酸盐和ASE，占比分别为0.7％、0.4％、0.7％。
[0041]溶剂为去离子水。
[0042]实施例三：
[0043]一种上浆剂，基体为改性PEI，分子量在45000
‑
50000中。
[0044]其中乳化剂/分散助剂/流变助剂分别为聚氧丙烯醚、羧酸盐和ASE，占比分别为0.5％、0.2％、0.5％。
[0045]溶剂为去离子水。
[0046]一种用于碳纤维材料制备的生产线；
[0047]所述的生产线包括放卷
‑
集纱
‑
退浆
‑
上浆
‑
除水
‑
展纱
‑
涂粉浸润
‑
熔融
‑
定型
‑
牵
引
‑
收卷；
[0048]包括以下设备：
[0049]放卷装置1、集纱装置2、退浆装置3、上浆胶槽4、供浆装置5、除水装置6第一熔融装置7、涂粉装置8、第二熔融装置9、第一冷却定型辊10第二冷却定型辊11、收卷辊12。
[0050]上浆工序中，在在浆料中添加专用型上浆剂，专用型上浆剂的固体含量为0.8％，纤维在上浆料槽4中内停留1.5min，在生产过程中保证专用型上浆剂的含量始终保持在1.0％。
[0051]除水装置6中用于将纤维材料表面上浆剂中含有的水分除去，除去水分的纤维材料进入第一熔融装置7中，并将表面的上浆剂进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于水性碳纤维材料的上浆剂，其特征在于，包括改性PEI基体、乳化剂、分散助剂和流变助剂；改性PEI基体上的主链结构上引入羟基或羧基进行改性；乳化剂为阴离子或是非离子乳化物其中的一种或是几种，占比为0.5
‑
1％；分散助剂为阴离子型或是非离子型润湿分散剂，占比为0
‑
0.5％；流变助剂为非缔合型碱溶胀增稠剂，占比为0.5
‑
1％；溶剂为去离子水。2.根据权利要求1所述的一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂，其特征在于，乳化剂为聚氧丙烯醚或环氧乙烷的一种或混合物。3.根据权利要求1所述的一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂，其特征在于，分散助剂为羧酸盐或硫酸酯盐的一种或混合物。4.根据权利要求1所述的一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂，其特征在于，流变助剂为ASE。5.根据权利要求1所述的一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂，其特征在于，其中改性PEI/乳化剂/分散助剂/流变助剂的比例为98/1/0.5/0.5。6.根据权利要求1所述的一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂，其特征在于，改性PEI的分子量为30000

【专利技术属性】
技术研发人员：史丽娟，孙攀，蔡超杰，
申请(专利权)人：江苏亨博复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：