[发明专利]一种芳纶纤维复合材料用表面上浆剂的制备方法

说明书

本发明公开了属于复合材料成型加工技术领域的一种芳纶纤维复合材料用表面上浆剂的制备方法，所述方法采用对苯二甲酰氯和对苯二胺进行聚合反应制备聚对苯二甲酰对苯二胺的齐聚物A；然后将聚乙二醇与环氧树脂的丙酮溶液在三氟化硼乙醚催化条件下反应，制备聚多元醇改性环氧树脂B；最后将A加入B中混合均匀再加入二异氰酸酯，回流反应，制备得到嵌段共聚物C；将嵌段共聚物C在水和环氧树脂中乳化得到上浆剂；上浆剂中引入芳纶本身小分子齐聚物，一方面提高上浆剂的耐热性能，另一方面齐聚物含有酰胺基团与纤维表面形成氢键等分子间作用力；此外引入环氧基团、聚乙二醇实现水溶性上浆剂的制备，提高芳纶纤维与环氧树脂之间的界面结合性能。

技术领域

本发明属于复合材料成型加工技术领域，涉及一种芳纶纤维复合材料用表面上浆剂的制备方法。

背景技术

芳纶纤维大多具有超高模量、高强度、耐高温、质轻等特点，因而在航空航天、军用服装、材料增强等领域具有广泛的应用。由于芳纶纤维相对碳纤维来说，强度相当，但是韧性和纤维弯曲性能比碳纤维性能优异，应用在导线增加用复合芯可以实现更大弯曲的卷绕桶应用，降低卷绕装置的成本，降低在运输、架线过程中造成的损伤。而芳纶纤维相对碳纤维在复合材料中的应用时，其表面比较光滑，与树脂之间的界面结合性能较差，传统的拉挤成型复合芯在纤维浸入胶槽时，由于胶槽的长度有限，纤维与树脂之间的浸润性能较差，纤维不能很好的浸入到纤维表面。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种芳纶纤维复合材料用表面上浆剂的制备方法，包括以

下步骤：

1)采用对苯二甲酰氯和对苯二胺进行聚合反应制备聚对苯二甲酰对苯二胺的齐聚物A；

2)将聚乙二醇与环氧树脂的丙酮溶液在三氟化硼乙醚催化条件下反应，制备聚多元醇改性环氧树脂B；

3)将齐聚物A加入到改性环氧树脂B中混合均匀后再加入二异氰酸酯，进行回流反应并蒸发除去丙酮，制备得到嵌段共聚物C；

4)将嵌段共聚物C在水和环氧树脂中乳化，制备得到上浆剂。

所述步骤1)中对苯二甲酰氯和对苯二胺的摩尔比为1:2，浓度为0.05～0.1mol/L，二者反应溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮，所述齐聚物A采用对苯二胺封端；所述反应温度为-5～5℃；

所述步骤2)中聚乙二醇与环氧树脂二者反应摩尔比为2:1，反应温度为80～100℃，所述三氟化硼乙醚用量为聚乙二醇和环氧树脂总质量的2％-4％。

所述聚乙二醇的分子量为200～6000。

所述步骤3)中，齐聚物A/mL、聚多元醇改性环氧树脂B/mL、二异氰酸酯/g三者用量比为40:100：(3-7)。

所述二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯HDI、甲苯-2,4-二异氰酸酯MDI或甲苯二异氰酸酯TDI。

所述环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、脂环族环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂，具体包括E44、E51、E618。

所述上浆剂中嵌段共聚物C的质量分数为1％～10％。

有益效果：

1)本发明提供了一种芳纶纤维复合材料用表面上浆剂的制备方法。通过在上浆剂中引入芳纶本身的小分子齐聚物，使得上浆剂处理过的纤维能适用于高温树脂，可以在200-250℃配合树脂使用。同时与芳纶纤维的相容性更好，明显提高芳纶纤维与环氧树脂之间的界面结合性能，并提高力学性能。

2)本发明芳纶纤维复合材料用表面上浆剂的制备方法，通过合成制备出的水溶性的上浆剂具有较好的相容性效果，既能提高与芳纶纤维表面的结合性能，同时提高与树脂之间的结合性能。该方法具有经济环保、上浆剂稳定、耐热性能好等优点，存在较大工业应用价值。