[发明专利]一种耐高温碳纤维热塑性上浆剂的制备方法

说明书

一种耐高温碳纤维热塑性上浆剂的制备方法，它涉及一种上浆剂的制备方法。本发明的目的是要解决现有方法制备的上浆剂适用于热固性树脂，包覆在碳纤维表面，在制备碳纤维/聚醚醚酮复合材料时上浆剂会发生高温分解，生成气泡在界面形成缺陷，而且聚醚醚酮分子链呈刚性且非极性，与表面呈惰性的碳纤维不能形成较好的浸润，导致碳纤维/聚醚醚酮复合材料力学性能差的问题。方法：一、制备磺化聚醚醚酮；二、将磺化聚醚醚酮溶于NMP中；三、加入羧基化碳纳米管，搅拌。本发明的耐高温碳纤维热塑性上浆剂制备工艺简单，上浆效果好，上浆后的CF制备的CF/PEEK复合材料力学性能好。本发明可获得一种耐高温碳纤维热塑性上浆剂。

技术领域

本发明涉及一种上浆剂的制备方法。

背景技术

热塑性树脂基复合材料是由热塑性树脂和增强纤维复合而成的，因此这种材料具有热塑性树脂的优点，如边角料可重复利用、耐高温性能好、力学性能尤其是抗冲击强度高，并且在成型过程中没有有毒气体释放且便于结构件之间的连接。热塑性复合材料不仅具有优异的性能，而且相对于热固性复合材料而言，将彻底省掉传统制造设备(如高温高压热压罐等)的投入和耐高温辅助材料的使用，与热固性树脂基复合材料相比，可降低制造成本30％以上。这将使复合材料制造业发生革命性的变化，目前波音、空客等都在大力发展相关技术。

热塑性树脂种类很多，其中聚醚醚酮由于具有的稳定化学特性和突出的综合性能使其成为了理想的纤维增强热塑性复合材料的基体材料。聚醚醚酮是一种含有苯环、醚键和酮键的线性结晶性热塑性树脂，主链上含有的苯环使PEEK拥有较好的化学稳定性和高强度刚度；主链上的醚键可旋转较为灵活，故PEEK具有一定的柔顺性与加工性，且可熔融结晶。PEEK具备优异的力学性能，其拉伸强度已可达到90MPa；可以在250℃的温度下进行长期工作，在接近其熔点的温度下也可以短时保持机械性能；具有优异的耐冲击性能，在不同的环境条件下仍可以提供良好的强度和韧性。将PEEK与CF复合制备出CF/PEEK复合材料能应用于耐热性和抗冲击强度要求较高的构件中，成为近年来研究与应用的热点。目前，常用的CF在出厂时表面都有一层防止纤维损伤、利于纺织的上浆剂，但是这种上浆剂通常是针对常用的热固性树脂生产的，在用于和PEEK成型时存在诸多问题。由于PEEK的高熔点，PEEK的成型温度都在350℃以上，在此温度下商用碳纤维表面的上浆剂会发生高温分解，可能生成气泡在界面形成缺陷，而且PEEK分子链呈刚性且非极性，与表面呈惰性的CF不能形成较好的浸润，因此制备出一种耐热的热塑性上浆剂对于提高CF/PEEK复合材料的力学性能至关重要。

发明内容

本发明的目的是要解决现有方法制备的上浆剂适用于热固性树脂，包覆在碳纤维表面，在制备碳纤维/聚醚醚酮复合材料时上浆剂会发生高温分解，生成气泡在界面形成缺陷，而且聚醚醚酮分子链呈刚性且非极性，与表面呈惰性的碳纤维不能形成较好的浸润，导致碳纤维/聚醚醚酮复合材料力学性能差的问题，而提供一种耐高温碳纤维热塑性上浆剂的制备方法。

一种耐高温碳纤维热塑性上浆剂的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、制备磺化聚醚醚酮：

向聚醚醚酮中多次加入浓硫酸，搅拌均匀，得到聚醚醚酮/浓硫酸混合物；将聚醚醚酮/浓硫酸混合物置于水浴锅中磺化，得到反应产物；将反应产物逐滴滴入到去离子水中，使用去离子水对反应产物进行清洗，直至清洗液的pH值为中性，得到白色球状物质即为磺化聚醚醚酮；

二、将磺化聚醚醚酮放入烘箱中干燥，得到亮黄色的球状物质即为干燥的磺化聚醚醚酮；将干燥的磺化聚醚醚酮加入到N-甲基吡咯烷酮中，再超声搅拌，得到稳定的SPEEK的NMP上浆剂溶液；

三、向稳定的SPEEK的NMP上浆剂溶液中加入羧基化碳纳米管，再使用超声波细胞破碎仪搅拌，得到磺化聚醚醚酮-碳纳米管上浆剂溶液，即为耐高温碳纤维热塑性上浆剂。

本发明的优点：