【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳纤维制备，具体涉及一种橡胶基复合材料用上浆碳纤维的制备方法及上浆碳纤维。
技术介绍
1、碳纤维增强橡胶基复合材料具有优异的强度模量、耐温、耐疲劳等综合特性，广泛应用于制造轮胎帘子线、胎面胶、传送带、摩擦材料、电磁材料等领域。在碳纤维增强橡胶复合材料中，碳纤维与橡胶之间的真实界面是以上浆剂为主的过渡层。而目前碳纤维行业多用环氧类上浆剂，对橡胶基体不能产生良好的结合能力，使碳纤维的优势不能充分发挥。由于碳纤维是一种脆性材料，在后道橡胶基复材铺层、编织、缠绕等工艺过程中可能会收到拉伸、摩擦、挤压、勾结等多种作用，因此对碳纤维的集束性能提出了较高的要求，上浆后的碳纤维应具有很好的集束性能，同时又需要具备良好的两相界面结合性能，对上浆剂提出了较高的要求。
2、cn106349526a公开了一种基于改性碳纤维的刹车带及其制备方法，采用底膜溶液和聚合物溶液对碳纤维进行改性，底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、三乙醇胺和聚乙二醇的乙醇溶液，聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，该方法需耗时数个小时、采用多种有机溶剂体系，实际生产应用难度大。
3、cn106433148a申请了一种碳纤维布增强/热硫化橡胶耐烧蚀复合材料及其制备方法，为改善两相界面，其采用了将碳纤维表面上浆剂清洗/高温脱除的方法，工艺复杂，对碳纤维损伤大，而且去除上浆后碳纤维表面惰性大，与橡胶基体的粘合性也不高。
4、目前工业碳纤维生产过程中，一般采用表界面处理的方法改善碳纤维与橡胶基体的两相结合问题，包括电化学
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有的制备上浆碳纤维的方法无法满足上浆碳纤维与橡胶基体间粘结力的要求，且上浆碳纤维技术性差的问题，提供一种橡胶基复合材料用上浆碳纤维的制备方法及上浆碳纤维，所述方法依次利用预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理和水洗对聚丙烯腈基原丝进行处理，再利用“预上浆-预干燥-二次上浆-二次干燥”的分步上浆、分步干燥的方法对处理过后的碳纤维丝束进行上浆，且所述预上浆剂的接触角小于等于30°、表面张力小于等于50mn/m。采用此特定的预上浆剂与特定的上浆方法相结合，能够显著提高上浆碳纤维的集束性，同时制备得到的上浆碳纤维与橡胶基体粘结力得到进一步提升。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种橡胶基复合材料用上浆碳纤维的制备方法，其特征在于，所述方法包括：聚丙烯腈基原丝经过预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、水洗、上浆干燥和卷绕收丝后，得到所述上浆碳纤维；
3、所述上浆干燥包括以下步骤：
4、步骤一、采用含有聚丙烯酰胺和聚乙烯醇的预上浆剂，对水洗后的碳纤维丝束进行预上浆和预干燥，得到初始碳纤维；
5、步骤二、采用间苯二酚甲醛胶乳对初始碳纤维进行二次上浆和二次干燥，得到上浆后的碳纤维；
6、其中，所述预上浆剂的接触角小于等于30°且表面张力小于等于50mn/m。
7、本专利技术第二方面提供一种由第一方面所述的制备方法制备得到的上浆碳纤维。
8、通过上述技术方案，本专利技术提供的橡胶基复合材料用上浆碳纤维的制备方法及上浆碳纤维获得以下有益效果：
9、(1)通过利用“预上浆-预干燥-二次上浆-二次干燥”的上浆和干燥方式，并且配合特定的含有聚丙烯酰胺和聚乙烯醇组分，且接触角小于等于30°、表面张力小于等于50mn/m的预上浆剂进行预上浆，并配合间苯二酚甲醛胶乳进行二次上浆，能够促进预上浆剂、二次上浆剂以及碳纤维表面多相界面的相互渗透，显著提高上浆碳纤维的集束性。
10、(2)所述分步上浆的方法能够最大限度的发挥rfl乳液的作用，一定程度上提高上浆碳纤维与橡胶基体间的粘结力。
11、(3)所述预上浆剂与二次上浆剂成本低廉，工业应用前景广泛，分步上浆的方法简便易行，适用于现有的碳纤维工业生产。
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1.一种橡胶基复合材料用上浆碳纤维的制备方法，其特征在于，所述方法包括：聚丙烯腈基原丝经过预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、水洗、上浆干燥和卷绕收丝后，得到所述上浆碳纤维；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚乙烯醇为聚乙烯醇水溶液；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述聚丙烯酰胺的数均分子量为8000-18000，优选10000-14000。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述聚乙烯醇与聚丙烯酰胺的质量比为1:0.4-1:0.9，优选1:0.5-1:0.7。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，所述预上浆剂的接触角小于等于10°且表面张力小于等于45mN/m。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其中，步骤一中，所述预干燥的方式为第一红外辐射干燥。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的制备方法，其中，所述预干燥的温度为60-100℃，优选70-90℃。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法，其中，步骤二中
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的制备方法，其中，所述间苯二酚甲醛胶乳中，间苯二酚和甲醛的摩尔比为1:3-1:25，优选为1:8-1:18。
10.由权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备得到的上浆碳纤维。
...【技术特征摘要】
1.一种橡胶基复合材料用上浆碳纤维的制备方法，其特征在于，所述方法包括：聚丙烯腈基原丝经过预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、水洗、上浆干燥和卷绕收丝后，得到所述上浆碳纤维；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚乙烯醇为聚乙烯醇水溶液；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述聚丙烯酰胺的数均分子量为8000-18000，优选10000-14000。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述聚乙烯醇与聚丙烯酰胺的质量比为1:0.4-1:0.9，优选1:0.5-1:0.7。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，所述预上浆剂的接触角小于等于10...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄翔宇，季春晓，张斌波，易闪闪，庞燕华，宋文迪，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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