一种增韧剂的制备方法及增韧剂技术

本公开提供了一种增韧剂的制备方法及增韧剂，该制备方法包括以下步骤：在氮气保护条件下，将羟基化纳米粒子以第一预设浓度分散在第一溶剂中，得到第一悬浮液；在氮气保护条件下，向第一悬浮液中加入二异氰酸酯的有机溶液，在第一反应条件下，得到第二悬浮液；在氮气保护条件下，向第二悬浮液中加入含活泼氢的有机磷化合物，在第二反应条件下，得到增韧剂。本公开所提供的增韧剂的制备方法所制备的增韧剂能改善增韧剂在后续应用于生产碳纤维复合材料时与环氧树脂的相容性，使增韧剂更易分散在环氧树脂基体当中，起到良好的增韧效果，此外，该增韧剂应用于生产碳纤维复合材料还具有良好的阻燃效果。良好的阻燃效果。良好的阻燃效果。

【技术实现步骤摘要】
一种增韧剂的制备方法及增韧剂


[0001]本公开涉及碳纤维复合材料生产领域，特别涉及一种增韧剂的制备方法及增韧剂。

技术介绍

[0002]碳纤维复合材料具有高比强度、高比模量，抗冲击性能和耐疲劳性能好，可设计性强等优点，因此广泛用于航空航天、船舶、汽车、轨道交通等领域。环氧树脂具有良好的力学性能、粘接性能、耐化学腐蚀性能、电学性能以及尺寸稳定性等优点，常用作碳纤维复合材料的基体树脂。但普通环氧树脂属于易燃材料，火灾危险性高，且环氧树脂固化后韧性不足，抗冲击性差，这限制了碳纤维复合材料在许多方面的应用。

技术实现思路

[0003]为解决相关技术中存在的问题，本公开提供了一种增韧剂的制备方法及增韧剂。
[0004]本公开示例性的实施例的第一方面，提供一种增韧剂的制备方法，包括以下步骤：
[0005]在氮气保护条件下，将羟基化纳米粒子以第一预设浓度分散在第一溶剂中，得到第一悬浮液；
[0006]在氮气保护条件下，按照所述羟基化纳米粒子和二异氰酸酯的预设质量比例，向所述第一悬浮液中加入第二预设浓度的所述二异氰酸酯的有机溶液，在第一反应条件下，得到第二悬浮液；
[0007]在氮气保护条件下，按照所述二异氰酸酯和含活泼氢的有机磷化合物的预设物质的量比例，向所述第二悬浮液中加入所述含活泼氢的有机磷化合物，在第二反应条件下，得到所述增韧剂。
[0008]在一些示例性的实施例中，所述第一反应条件包括：在40
‑
80℃的温度下，以180
‑
250rpm/min的转速搅拌反应5
‑
8h后，冷却至20
‑
30℃；
[0009]所述第二反应条件包括：在40
‑
100℃的温度下，以180
‑
250rpm/min的转速搅拌反应3
‑
6h后，经过滤、离心、洗涤、干燥处理。
[0010]在一些示例性的实施例中，所述第一预设浓度为4.85
‑
15.56g/L；所述第一溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和四氢呋喃中的一种或几种。
[0011]在一些示例性的实施例中，所述向所述第一悬浮液中加入第二预设浓度的所述二异氰酸酯的有机溶液，包括：在20
‑
30℃的温度下，向所述第一悬浮液中，以180
‑
250rpm/min的转速，边搅拌边滴加入第二预设浓度的所述二异氰酸酯的有机溶液。
[0012]在一些示例性的实施例中，所述预设质量比例为10:0.85
‑
10:2.35；所述第二预设浓度为0.95
‑
2.35mol/L；所述二异氰酸酯的有机溶液的溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和四氢呋喃中的一种或几种。
[0013]在一些示例性的实施例中，所述预设物质的量比例为1:0.90
‑
1:3.45。
[0014]在一些示例性的实施例中，所述羟基化纳米粒子包括羟基化石墨烯、羟基化单壁
碳纳米管、羟基化多壁碳纳米管和羟基化二氧化硅纳米粒子中的一种或几种。
[0015]在一些示例性的实施例中，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。
[0016]在一些示例性的实施例中，所述含活泼氢的有机磷化合物包括9,10
‑
二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物、10
‑
(2,5
‑
二羟基苯基)
‑
10
‑
氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物、1
‑
氧基磷杂
‑4‑
羟甲基
‑
2,6,7
‑
三氧杂双环[2.2.2]辛烷和无卤乙基磷酸酯齐聚物二元醇中的一种或几种。
[0017]本公开示例性的实施例的第二方面，提供一种增韧剂，所述增韧剂根据上述的增韧剂的制备方法制得。
[0018]本公开的有益效果包括但不限于：本公开所提供的增韧剂的制备方法中，首先将二异氰酸酯一端的异氰酸根与羟基化纳米粒子上的羟基结合，使二异氰酸酯被接枝在羟基化纳米粒子的表面，再将含活泼氢的有机磷化合物上的氢基与二异氰酸酯另一端的异氰酸根结合，使得含活泼氢的有机磷化合物中的含磷基团构筑于羟基化纳米粒子表面，制得有机磷改性的纳米粒子阻燃增韧剂。该制备方法的工艺简单，且异氰酸根与羟基和含活泼氢基团的反应活性高，因而易于在纳米粒子表面进行有机功能化改性，由该制备方法所制得的有机磷改性的纳米粒子阻燃增韧剂，在羟基化纳米粒子表面接枝了二异氰酸酯和含活泼氢的有机磷化合物，一方面由于相似相容原理，可以改善纳米粒子增韧剂在后续应用于生产碳纤维复合材料时与环氧树脂的相容性，使纳米粒子增韧剂更易分散在环氧树脂基体当中，起到良好的增韧效果，另一方面，基于异氰酸根与羟基和含活泼氢基团的反应活性，通过二异氰酸酯的桥接作用，将含活泼氢的有机磷化合物，即含磷基团构筑于纳米粒子增韧剂表面，使得纳米粒子增韧剂具有良好的阻燃效果。
[0019]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0020]并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与描述一起用于解释本公开实施例的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本公开的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本公开一示例性实施例的增韧剂的制备方法示意图。
具体实施方式
[0022]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0023]相关技术中，针对普通环氧树脂属于易燃材料，火灾危险性高的问题，主要采用无
卤的含磷添加剂对环氧树脂进行阻燃改性，但此类阻燃改性方法在提高阻燃性能的同时对环氧树脂的热稳定性能和力学性能具有负面影响；针对普通环氧树脂固化后韧性不足，抗冲击性差的问题，常采用纳米粒子对环氧树脂进行增韧改性，但常规纳米粒子与环氧树脂的相容性差，易在树脂基体中团聚。
[0024]基于此，本公开示例性实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增韧剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在氮气保护条件下，将羟基化纳米粒子以第一预设浓度分散在第一溶剂中，得到第一悬浮液；在氮气保护条件下，按照所述羟基化纳米粒子和二异氰酸酯的预设质量比例，向所述第一悬浮液中加入第二预设浓度的所述二异氰酸酯的有机溶液，在第一反应条件下，得到第二悬浮液；在氮气保护条件下，按照所述二异氰酸酯和含活泼氢的有机磷化合物的预设物质的量比例，向所述第二悬浮液中加入所述含活泼氢的有机磷化合物，在第二反应条件下，得到所述增韧剂。2.根据权利要求1所述的增韧剂的制备方法，其特征在于，所述第一反应条件包括：在40
‑
80℃的温度下，以180
‑
250rpm/min的转速搅拌反应5
‑
8h后，冷却至20
‑
30℃；所述第二反应条件包括：在40
‑
100℃的温度下，以180
‑
250rpm/min的转速搅拌反应3
‑
6h后，经过滤、离心、洗涤、干燥处理。3.根据权利要求1所述的增韧剂的制备方法，其特征在于，所述第一预设浓度为4.85
‑
15.56g/L；所述第一溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和四氢呋喃中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的增韧剂的制备方法，其特征在于，所述向所述第一悬浮液中加入第二预设浓度的所述二异氰酸酯的有机溶液，包括：在20
‑
30℃的温度下，向所述第一悬浮液中，以180
‑
250rpm/min的转速，边搅拌边滴加入第二预设浓度的所述二异氰酸酯的有机溶液。5.根据权利要求1或4所述的增韧剂的制备方法，其特征在于，所述预设质量比例为10:0.85
‑
10:2.35；所述第二预设...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏宗，杨爽，王钧，
申请(专利权)人：中复神鹰碳纤维股份有限公司，
类型：发明
国别省市：