一种提高芳纶纤维与环氧树脂浸润性和粘接性的方法技术

本发明专利技术提供一种提高芳纶纤维或芳纶织物与环氧树脂浸润性和/或粘接性的方法或处理芳纶纤维或芳纶织物的方法，所述方法包括以下步骤：(1)物理法处理，包括对芳纶纤维或芳纶织物依次进行高温溶液超声处理和乙醇超声处理；(2)化学法处理，包括使用上浆剂对经过物理法处理后的芳纶纤维或芳纶织物上浆，其中，所述上浆剂包含间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯和偶联剂。本发明专利技术的方法缩短了芳纶纤维或芳纶织物和环氧树脂的浸润时间，提高了芳纶环氧树脂复合材料的层间剪切强度和弯曲载荷。树脂复合材料的层间剪切强度和弯曲载荷。

【技术实现步骤摘要】
一种提高芳纶纤维与环氧树脂浸润性和粘接性的方法


[0001]本专利技术属于高性能纤维复合材料领域，涉及一种提高芳纶纤维与环氧树脂浸润性和粘接性的方法。

技术介绍

[0002]对位芳纶纤维具有比强度高、比模量高、耐化学性、耐热性及高尺寸稳定性等诸多优异的性能。但是对位芳纶是刚性苯环结构，苯环对于酰胺键
‑
CONH
‑
上的氢原子具有强烈的屏蔽作用和位阻效应，导致对位芳纶分子结构缺乏足够的活泼性位点，宏观表现为浸润性差、粘接力弱，因此严重限制了对位芳纶在复合材料领域的应用。
[0003]芳纶纤维/环氧树脂复合材料的成型必须充分解决芳纶的浸润性问题，因此需要对芳纶纤维表面进行改性处理，现有技术对芳纶表面改性分为化学改性法和物理改性法，其中化学法包括表面接枝法、表面刻蚀法、偶联剂改性法等，物理法包括共缩聚法、等离子体法、表面涂层法、高能射线法、超声浸渍法等。物理法侧重于增加纤维表面的粗糙程度，而化学法是在纤维表面引入官能团。但现有的芳纶表面改性方法都存在操作复杂，对设备要求较高，且对纤维存在一定损伤的缺点。
[0004]芳纶纤维/环氧树脂复合材料的生产不仅要解决芳纶纤维浸润性问题，还要解决其工业化和产业化实施的问题，也就是规模化加工的可操作性。现有的芳纶表面改性方法不仅对加工设备要求较高，且工艺过程较为复杂，处理时间长，对纤维损伤大，最终导致成本增加，而且及其不利于产业化。
[0005]复合材料中，纤维作为增强体以机织布、经编织物或者单向无纬布等不同形式使用，纤维的可加工性也是影响复合材料性能的重要因素之一。芳纶纤维在生产加工过程最后一步都会进行上油处理，目的是增加纤维的集束性，也有利于纤维的进一步织造加工。现有技术基本都是针对芳纶纤维本身的处理技术，会对纤维造成一定损伤，也不利于纤维下一步加工制造成织物。现有物理法处理的纤维表面变粗糙且油剂消除或分布不再均匀，会导致纤维加工后磨损程度不一，反而导致局部缺陷。现有化学法处理的纤维在织造过程中可能因摩擦导致掉粉，会影响处理的效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要解决的是芳纶纤维和环氧树脂的浸润性差、粘接力差的问题。本专利技术提供了一种提高芳纶纤维或芳纶织物(特别是芳纶织物，例如芳纶机织布)与环氧树脂的浸润性和/或粘接性的工艺方法，特别是一种新型的芳纶纤维或芳纶织物前处理方法，缩短了芳纶纤维或芳纶织物和环氧树脂的浸润时间，提高了芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度和弯曲载荷。采用本专利技术的方法处理后的芳纶纤维或芳纶织物适用于芳纶环氧树脂复合材料，尤其是适用于锂电组装(PACK)电池箱复合材料。
[0007]具体而言，本专利技术的一个方面一种提高芳纶纤维或芳纶织物与环氧树脂浸润性和/或粘接性的方法或处理芳纶纤维或芳纶织物的方法，所述方法包括以下步骤：
[0008](1)物理法处理，包括对芳纶纤维或芳纶织物依次进行高温溶液超声处理和乙醇超声处理，其中，所述高温溶液超声处理包括使用洗涤溶液在60℃以上的温度下进行超声处理，所述洗涤溶液包含十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇醚硫酸钠；
[0009](2)化学法处理，包括使用上浆剂对经过物理法处理后的芳纶纤维或芳纶织物上浆，其中，所述上浆剂包含间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯和任选的偶联剂。
[0010]在一个或多个实施方案中，所述上浆剂包含间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯和端环氧基聚醚型硅氧偶联剂。
[0011]在一个或多个实施方案中，所述洗涤溶液中，十二烷基苯磺酸钠的含量为5
‑
15wt％，脂肪醇醚硫酸钠的含量为5
‑
15wt％。
[0012]在一个或多个实施方案中，所述洗涤溶液的pH为8
‑
9。
[0013]在一个或多个实施方案中，所述高温溶液超声处理中，超声温度为70
‑
90℃，超声频率为60
‑
100KHz，超声时间为20
‑
40min。
[0014]在一个或多个实施方案中，所述高温溶液超声处理后，将芳纶纤维或芳纶织物烘干，再进行乙醇超声处理。
[0015]在一个或多个实施方案中，所述乙醇超声处理中，超声温度为20
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30℃，超声频率为40
‑
70KHz，超声时间为8
‑
12min。
[0016]在一个或多个实施方案中，所述乙醇超声处理后，将芳纶纤维或芳纶织物烘干，再进行化学法处理。
[0017]在一个或多个实施方案中，所述物理法处理后，芳纶纤维或芳纶织物的重量变化率≥5wt％、优选5wt％
‑
6wt％。
[0018]在一个或多个实施方案中，所述芳纶织物为芳纶机织布、芳纶针织布或芳纶不织布。
[0019]在一个或多个实施方案中，所述间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯为选自Sancure1601、Sancure2026C和Sancure20066中的一种或多种间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯乳液中所含的间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯。
[0020]在一个或多个实施方案中，所述偶联剂选自氮丙啶交联剂和端环氧基聚醚型硅氧偶联剂中的一种或多种，所述氮丙啶交联剂优选为CX100，所述端环氧基聚醚型硅氧偶联剂优选为缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和/或缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷。
[0021]在一个或多个实施方案中，所述上浆剂包含端环氧基聚醚型硅氧偶联剂，所述端环氧基聚醚型硅氧偶联剂优选为缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和/或缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷。
[0022]在一个或多个实施方案中，所述上浆剂包含氮丙啶交联剂，所述氮丙啶交联剂优选为CX100。
[0023]在一个或多个实施方案中，所述上浆剂中所述间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯的含量为2wt％
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6wt％，当所述上浆剂包含所述偶联剂时，所述上浆剂中所述偶联剂的质量优选是所述间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯质量的2.5
‑
25％。
[0024]在一个或多个实施方案中，所述上浆剂中所述端环氧基聚醚型硅氧偶联剂的质量是所述间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯质量的2.5
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25％。
[0025]在一个或多个实施方案中，使用间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯乳液配制所
述上浆剂，所述间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯乳液的固含量优选为40
±
5％，室温下粘度优选为60
±
10cps，pH优选为7.5
±
0.5，表面张力优选为46.7
±
5dynes/cm；所述间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯乳液优选选自Sancure1601、Sancure2026C和Sancure20066中的一种或多种；优选地，所述上浆剂中所述间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯乳液的含量为5wt％
‑
15wt％，当所述上浆剂包含所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高芳纶纤维或芳纶织物与环氧树脂浸润性和/或粘接性的方法或处理芳纶纤维或芳纶织物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)物理法处理，包括对芳纶纤维或芳纶织物依次进行高温溶液超声处理和乙醇超声处理，其中，所述高温溶液超声处理包括使用洗涤溶液在60℃以上的温度下进行超声处理，所述洗涤溶液包含十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇醚硫酸钠；(2)化学法处理，包括使用上浆剂对经过物理法处理后的芳纶纤维或芳纶织物上浆，其中，所述上浆剂包含间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯和端环氧基聚醚型硅氧偶联剂。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物理法处理具有以下一项或多项特征：所述洗涤溶液中，十二烷基苯磺酸钠的含量为5
‑
15wt％，脂肪醇醚硫酸钠的含量为5
‑
15wt％；所述洗涤溶液的pH为8
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9；所述高温溶液超声处理中，超声温度为70
‑
90℃，超声频率为60
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100KHz，超声时间为20
‑
40min；所述高温溶液超声处理后，将芳纶纤维或芳纶织物烘干，再进行乙醇超声处理；所述乙醇超声处理中，超声温度为20
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30℃，超声频率为40
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70KHz，超声时间为8
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12min；所述乙醇超声处理后，将芳纶纤维或芳纶织物烘干，再进行化学法处理；所述物理法处理后，芳纶纤维或芳纶织物的重量变化率≥5wt％、优选5wt％
‑
6wt％；所述芳纶织物为芳纶机织布、芳纶针织布或芳纶不织布。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯为选自Sancure1601、Sancure2026C和Sancure20066中的一种或多种间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯乳液中所含的间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述端环氧基聚醚型硅氧偶联剂为缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和/或缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上浆剂中所述间苯二甲基异氰酸酯型热韧性聚氨酯的含量为2wt％
‑
6wt％，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立铭，曹煜彤，宋数宾，赵开荣，曹美荣，肖阳，王倩，许运康，
申请(专利权)人：江苏瑞盛新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：