芳纶上浆液及制备方法与芳纶复合材料及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种芳纶上浆液及制备方法与芳纶复合材料及制备方法，涉及纤维材料技术领域。芳纶上浆液的制备方法包括：向80～100质量组分的极性溶剂内加入0.1～20质量组分的生物基多元醇与0～20质量组分的表面活性剂进行混合，获得芳纶上浆液。本发明专利技术提供的芳纶上浆液的制备方法及制得的芳纶上浆液，能够保证经处理的芳纶被聚氨酯树脂浸润。本发明专利技术还提供了芳纶复合材料的制备方法及制得的芳纶复合材料，该制备方法中，芳纶复合材料的成型效率提高，得到的芳纶复合材料的韧性增强。得到的芳纶复合材料的韧性增强。

【技术实现步骤摘要】
芳纶上浆液及制备方法与芳纶复合材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及纤维材料
，具体涉及芳纶上浆液及制备方法与芳纶复合材料及制备方法。

技术介绍

[0002]纤维增强树脂基复合材料的成型过程为：树脂先浸润纤维，浸润纤维后树脂发生交联反应固化，固化后得到复合材料。在复合材料的成型过程中，当纤维表面的活化能大于树脂表面的活化能时，树脂浸润纤维的过程才能实现。芳纶表面的活化能约为20mJ/m2，环氧树脂约为43mJ/m2，聚氨酯树脂约为35mJ/m2。作为对比，玻璃纤维的表面活化能约为560mJ/m2，因此玻璃纤维能被绝大多数的树脂浸润，在树脂固化后成为复合材料。而芳纶由于表面活化能低，其与各种树脂复合后的性能都较差。
[0003]纤维在应用于复合材料成型时，表面还需用树脂做上浆处理，才能确保树脂基体和纤维完全结合。例如树脂基体是环氧树脂的，需用环氧树脂做上浆处理；树脂基体是聚氨酯树脂的，需用聚氨酯树脂做上浆处理。玻璃纤维可以使用各种树脂作为上浆液，进行上浆处理后，能够被各种树脂浸润，在树脂固化后成为复合材料。而芳纶由于表面和各种树脂的浸润性都较差，因此通常使用低聚脂肪族酯作为上浆液。
[0004]现有的采用热固性树脂为基体的芳纶纤维复合材料，几乎均使用环氧树脂作为树脂基体。以环氧树脂作为基体的芳纶纤维复合材料，由于环氧树脂本身韧性低，因此该系列复合材料都存在韧性差的问题，无法发挥芳纶本身高韧性的优势。同时环氧树脂本身对芳纶的浸润效果差，导致芳纶复合材料层间剪切强度偏低，能够选择的工艺也很有限，目前常用预浸料模压的方式制备，生产效率低下。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种芳纶上浆液的制备方法及制得的芳纶上浆液，该芳纶上浆液能够实现经处理的芳纶被聚氨酯树脂浸润的目的。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供芳纶复合材料的制备方法及制得的芳纶复合材料，该制备方法中，芳纶复合材料的成型效率提高，得到的芳纶复合材料的韧性增强。
[0007]本专利技术解决技术问题是采用以下技术方案来实现的：
[0008]一种芳纶上浆液的制备方法，包括：
[0009]向80～100质量组分的极性溶剂内加入0.1～20质量组分的生物基多元醇与 0～20质量组分的表面活性剂进行混合，获得芳纶上浆液。
[0010]可选的，在本专利技术的一些实施例中，生物基多元醇为官能度在3以上的油脂多元醇。
[0011]可选的，在本专利技术的一些实施例中，油脂多元醇选自蓖麻油多元醇、大豆油多元醇、棕榈油多元醇中的一种或多种；和/或
[0012]表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种；和/或
[0013]极性溶剂选自蒸馏水、去离子水、纯水、超纯水中的一种或多种。
[0014]可选的，在本专利技术的一些实施例中，混合的方式选自搅拌、超声分散中的一种或多种；和/或
[0015]混合的环境温度为10～40℃。
[0016]可选的，在本专利技术的一些实施例中，在混合之后，还包括：将混合得到的液体静置1～60min。
[0017]另外，一种芳纶上浆液，通过上述的制备方法制得。
[0018]另外，一种芳纶复合材料的制备方法，包括：
[0019]采用脂肪族酯对芳纶进行一次上浆，获得经一次上浆的芳纶；
[0020]利用上述的芳纶上浆液对经一次上浆的芳纶进行二次上浆，烘干，得到芳纶预制体；
[0021]利用聚氨酯树脂浸润芳纶预制体，得到芳纶复合材料。
[0022]可选的，在本专利技术的一些实施例中，二次上浆的方式选自浸泡、喷涂中的一种或多种；
[0023]其中，浸泡包括：将芳纶浸没于芳纶上浆液，并牵引芳纶以0.1～8m/s的线速度通过挤压辊；
[0024]喷涂包括：以0.5～1000mL/min的喷射流量向芳纶喷射芳纶上浆液。
[0025]可选的，在本专利技术的一些实施例中，烘干的温度为80～200℃，时间为 30～60min。
[0026]另外，一种芳纶复合材料，通过上述的制备方法制得。
[0027]相对于现有技术，本专利技术包括以下有益效果：本专利技术采用聚氨酯树脂取代环氧树脂作为树脂基体，并提供一种芳纶上浆剂，采用芳纶上浆剂二次上浆后的芳纶能够与聚氨酯树脂结合，从而获得以聚氨酯树脂为基体的芳纶复合材料，进而可有效提高芳纶复合材料的韧性，使得芳纶复合材料的制造成本降低，材料的可靠性提高，且应用范围得到极大拓展。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]本专利技术提供的技术方案将在以下内容进行详细说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。另外，在本专利技术的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。本专利技术的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本专利技术范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。
[0030]本专利技术的实施例提供了一种芳纶上浆液的制备方法，包括：
[0031]向80～100质量组分的极性溶剂内加入0.1～20质量组分的生物基多元醇与 0～20质量组分的表面活性剂进行混合，获得芳纶上浆液。
[0032]采用上述制备方法制备获得的芳纶上浆液对已经上过低聚脂肪族脂上浆剂的芳
纶进行二次上浆，完成二次上浆后，进行烘干，芳纶上浆液中的生物多元醇的脂肪链和芳纶表面的低聚脂肪族脂发生耦合，从而使得生物基多元醇覆盖在芳纶的表面，在芳纶表面增加了一层活性羟基，从而使得芳纶能够与聚氨酯树脂进行结合。
[0033]应理解，上述质量组分是指质量占比，例如，极性溶液的质量为80
‑
100g，则生物基多元醇的质量取0.1
‑
20g，表面活性剂的质量取0
‑
20g。
[0034]应理解，当生物基多元醇可溶于极性溶液时，可不添加表面活性剂，即表面活性剂的质量为0。当生物基多元醇难溶于极性溶剂时，生物基多元醇取 0.1
‑
20质量组分。其中，表面活性剂可以为低聚脂肪族表面活性剂，表面活性剂的加入可以保持溶液(乳液)稳定。表面活性剂可以选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
[0035]在一些实施例中，生物基多元醇为官能度在3以上的油脂多元醇。进一步的，油脂多元醇可以选自蓖麻油多元醇(牌号例如Polycin
‑
D290、Polycin
‑ꢀ
T400、Caspol
‑
5009)、大豆油多元醇(牌号例如SD
‑
250、SD
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芳纶上浆液的制备方法，其特征在于，包括：向80～100质量组分的极性溶剂内加入0.1～20质量组分的生物基多元醇与0～20质量组分的表面活性剂进行混合，获得芳纶上浆液。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物基多元醇为官能度在3以上的油脂多元醇。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述油脂多元醇选自蓖麻油多元醇、大豆油多元醇、棕榈油多元醇中的一种或多种；和/或所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种；和/或所述极性溶剂选自蒸馏水、去离子水、纯水、超纯水中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方式选自搅拌、超声分散中的一种或多种；和/或所述混合的环境温度为10～40℃。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述混合之后，还包括：将所述混合得到的液体静置1～60min。6.一种芳纶上...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗良，
申请(专利权)人：陈宗良，
类型：发明
国别省市：