[发明专利]一种水溶性聚芳醚上浆剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种水溶性聚芳醚上浆剂的制备方法及其应用。属于高性能纤维上浆剂技术领域。包括以下步骤：将酚酞啉、对羟基苯磺酸钾盐、2，6‑二氯苯甲腈和碳酸钾混合，于混合溶剂中经程序升温反应后，获得聚芳醚反应溶液，和无水乙醇混合，充分浸泡后粉碎，然后用无水乙醇加热洗涤，真空干燥后得到聚芳醚小分子；溶于醋酸水溶液中，得到水溶性聚芳醚上浆剂。本发明制备的上浆剂，具有成膜性好、附着力强、耐温性突出的特点，能够解决现有高性能纤维表面上浆剂高温易分解、与热塑性树脂基体界面粘接及结合作用力弱的问题，提高纤维增强树脂基复合材料的综合性能，拓展增强树脂基复合材料的应用领域和范围。

技术领域

本发明涉及高性能纤维上浆剂技术领域，更具体的说是涉及一种水溶性聚芳醚上浆剂的制备方法及其应用。

背景技术

玄武岩纤维以天然火山喷出岩为原料，经1500～1700℃高温熔融后快速拉制而成的连续纤维，具有力学性能突出、耐温性优异、化学性能稳定、生产绿色环保、不含致癌物质等的优点，是国家重点发展的关键战略材料，也是优先发展的先进材料和高端产业之一。玄武岩纤维织物在许多领域具有潜在的应用前景，近年来，针对玄武岩纤维增强树脂基复合材料的研究与应用范围日益广泛，在耐火材料、过滤材料、建筑材料、保温材料等领域均有涉及。但根据目前的理论基础，科技攻关和工程应用，玄武岩纤维表现出脆性特征，织造加工中反复的拉伸和弯挠会导致纱线损伤和断裂，织造难度大，应用受到限制。

因此，在纤维表面通过上浆方式覆盖保护涂层，是最简单也是最有效的提高可纺性的方法。上浆是纤维加工过程中的一个重要工序，上浆剂对纤维表面起到润滑作用，防止在后续加工过程中磨损和断线。上浆剂一般分为普通纤维上浆剂和增强型纤维上浆剂，普通纤维上浆剂使纤维具有良好的后续可纺性，增强型纤维上浆剂用于增加纤维与基体之间的粘结强度。目前的应用中，玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料的应用日益受到关注，尤其是在高性能纤维增强树脂基复合材料领域，因此，增强型纤维上浆剂的需求逐渐增大。但现有的纤维表面上浆剂在200℃以上即发生分解，不适用于高性能热塑性复材的加工工艺。

综上，现有的上浆剂在耐温性方面还存在较大改善空间，上浆剂种类还有较大可拓展空间，开发一种水溶性聚芳醚小分子上浆剂并将其应用于玄武岩纤维的表面处理，克服高温下易分解，与热塑性树脂界面结合力低，不适用于高性能热塑性树脂复合材料的加工制备问题，对于拓展高性能纤维及其复合材料的应用具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水溶性聚芳醚上浆剂的制备方法及其应用。聚芳醚分子结构中含有丰富苯环和芳香醚键的热塑性高分子，是一类合成简便、耐热性能突出、附着力强、成膜性好的高性能小分子。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水溶性聚芳醚上浆剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将酚酞啉、对羟基苯磺酸钾盐、2，6-二氯苯甲腈和碳酸钾混合，于混合溶剂中经程序升温反应后，获得聚芳醚反应溶液；

(2)将聚芳醚反应溶液和无水乙醇混合，充分浸泡8～12h后粉碎至过600～800目，然后用无水乙醇加热至50～60℃洗涤3～5次，60～80℃条件下真空干燥后得到聚芳醚小分子；

(3)将聚芳醚小分子溶于浓度为30～36％的醋酸水溶液中，得到水溶性聚芳醚上浆剂。

有益效果在于：选择两种二元酚的比例是为了调整聚芳醚小分子的水溶性和成膜性。在此比例范围内制备获得的聚芳醚小分子具有好的成膜性，并且水溶性优异；低于此比例，聚芳醚小分子不易成膜，结构性能差；高于此比例，聚芳醚小分子的溶解性变差，溶解效果不理想。

优选的：步骤(1)酚酞啉和对羟基苯磺酸钾盐的摩尔比为(0.2～0.5)：(0.5～0.8)。

优选的：步骤(1)酚酞啉、对羟基苯磺酸钾盐总和，与2，6-二氯苯甲腈的摩尔比为(1.01～1.02)：1。