本發(fā)明涉及碳纖維復(fù)合材料，尤其涉及一種無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、在碳纖維復(fù)合材料的制備過程中，上漿劑的使用對(duì)于碳纖維與基體材料之間的界面結(jié)合性能至關(guān)重要，水性環(huán)氧乳液作為上漿劑在碳纖維復(fù)合材料的制備過程中，具有廣泛的應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的水性環(huán)氧乳液上漿劑在碳纖維表面的潤(rùn)濕性和附著力方面存在不足，影響了碳纖維與基體材料之間的界面結(jié)合強(qiáng)度。另外，傳統(tǒng)的上漿劑通常含有有機(jī)溶劑，不僅污染環(huán)境，而且對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑及其制備方法，采用了特定的表面活性劑制備技術(shù)，使改性環(huán)氧樹脂在水中均勻分散，形成粒徑極佳的上漿劑，有效提高了碳纖維的浸潤(rùn)性和界面結(jié)合性能。
2、本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：
3、本發(fā)明提供的一種無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑，按照重量份數(shù)計(jì)算，包括如下組分：
4、二聚脂肪酸改性環(huán)氧樹脂40～50份，聚乙二醇改性環(huán)氧樹脂5～8份，流平劑0.01～0.3份和水100～120份；
5、其中，所述二聚脂肪酸改性環(huán)氧樹脂中，環(huán)氧當(dāng)量為450～550g/eq；
6、所述聚乙二醇改性環(huán)氧樹脂中，聚乙二醇和環(huán)氧樹脂的摩爾比為(1～2)：(1～2)；
7、所述無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑的粘度為2500～3500mpa·s。
8、進(jìn)一步的，聚乙二醇改性環(huán)氧樹脂中，環(huán)氧樹脂的分子量為360～900。
9、進(jìn)一步的，聚乙二醇的分子量為3000～5000。
10、進(jìn)一步的，二聚脂肪酸改性環(huán)氧樹脂中，環(huán)氧樹脂包括e51環(huán)氧樹脂和雙酚a環(huán)氧樹脂，質(zhì)量比為(55～80):(4～14)。
11、進(jìn)一步的，二聚脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制備方法，包括：將環(huán)氧樹脂和二聚脂肪酸混合均勻，在加熱的條件下加入催化劑，恒溫反應(yīng)至環(huán)氧當(dāng)量為450～550，降溫停止反應(yīng)，得到所述二聚脂肪酸改性環(huán)氧樹脂。
12、進(jìn)一步的，催化劑是四丁基溴化銨和/或乙基三苯基溴化膦。
13、進(jìn)一步的，聚乙二醇改性環(huán)氧樹脂的制備方法如下：
14、將聚乙二醇和促進(jìn)劑混合，得到混合物；將環(huán)氧樹脂和稀釋劑混合，得到混合液；將混合液加入到混合物中，加熱攪拌；反應(yīng)結(jié)束后，加水稀釋，蒸餾至固含量為50％時(shí)，得到聚乙二醇改性環(huán)氧樹脂。
15、進(jìn)一步的，促進(jìn)劑為三氟化硼乙醚、三氟化硼乙胺、乙基三苯基溴化膦或四丁基溴化銨中的任意一種或兩種以上的混合物。
16、進(jìn)一步的，流平劑為byk-306、byk-307、byk-333、byk-346、byk-348或byk-349中的一種或兩種以上的混合物。
17、本發(fā)明還提供了一種無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑的制備方法，包括如下步驟：
18、在溫度為40～55℃的條件下，將二聚脂肪酸改性環(huán)氧樹脂和聚乙二醇改性環(huán)氧樹脂攪拌混合均勻；
19、在攪拌的條件下加入水，使得體系的粘度降至2500～3500mpa.s；
20、加入流平劑并攪拌均勻后，得到所述無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑。
21、綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：
22、(1)本發(fā)明的無(wú)溶劑上漿劑在制備過程中采用了特定的表面活性劑制備技術(shù)，使改性環(huán)氧樹脂在水中均勻分散，形成粒徑極佳的上漿劑，有效提高了碳纖維的浸潤(rùn)性和界面結(jié)合性能；
23、(2)本發(fā)明的無(wú)溶劑上漿劑以生物基改性環(huán)氧樹脂為主要成分，通過添加流平劑等輔助成分，使其具備優(yōu)異的柔韌性和附著性，能夠在碳纖維表面形成一層均勻、致密的薄膜，增強(qiáng)碳纖維與基體材料之間的界面結(jié)合強(qiáng)度；
24、(3)本發(fā)明的無(wú)溶劑上漿劑不含有機(jī)溶劑，避免了傳統(tǒng)上漿劑在制備和使用過程中可能產(chǎn)生的環(huán)境污染和人體健康危害，可廣泛應(yīng)用于碳纖維復(fù)合材料的制備領(lǐng)域，包括但不限于航空航天、汽車制造、體育用品等領(lǐng)域；
25、(4)通過使用本發(fā)明提供的無(wú)溶劑上漿劑，可以有效提高碳纖維復(fù)合材料的界面結(jié)合性能和機(jī)械性能，降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)碳纖維復(fù)合材料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。
1.一種無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑，其特征在于，按照重量份數(shù)計(jì)算，包括如下組分：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑，其特征在于，所述聚乙二醇改性環(huán)氧樹脂中，環(huán)氧樹脂的分子量為360~900。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量為3000~5000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑，其特征在于，所述二聚脂肪酸改性環(huán)氧樹脂中，環(huán)氧樹脂包括e51環(huán)氧樹脂和雙酚a環(huán)氧樹脂，質(zhì)量比為（55~80）:（4~14）。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑，其特征在于，所述二聚脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制備方法，包括：將環(huán)氧樹脂和二聚脂肪酸混合均勻，在加熱的條件下加入催化劑，恒溫反應(yīng)至環(huán)氧當(dāng)量為450~550g/eq，降溫停止反應(yīng)，得到所述二聚脂肪酸改性環(huán)氧樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑，其特征在于，所述催化劑是四丁基溴化銨和/或乙基三苯基溴化膦。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑，其特征在于，所述聚乙二醇改性環(huán)氧樹脂的制備方法如下：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑，其特征在于，所述促進(jìn)劑為三氟化硼乙醚、三氟化硼乙胺、乙基三苯基溴化膦或四丁基溴化銨中的任意一種或兩種以上的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑，其特征在于，所述流平劑為byk-306、byk-307、byk-333、byk-346、byk-348或byk-349中的一種或兩種以上的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9任意一項(xiàng)所述的無(wú)有機(jī)溶劑上漿劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：