CN106884328A - 一种氧化铝纤维上浆剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种氧化铝纤维上浆剂，按照重量份计包括：主浆料0.5‑2份，乳化剂5‑10份，表面活性剂10‑20份，蒸馏水68‑84.5份。本发明通过调整浓度和配方来获得达到实验要求的上浆剂，并在一定程度上改善了界面粘结性能。本发明中采用环氧树脂一方面提高亲水性，形成溶于水的稳定的乳液；另一方面添加酚醛树脂，纤维与基体的粘结性能，提高了上浆剂的粘结性能；乳化剂为十二烷基磺酸铵或十二烷基硫酸铵，相比于现有上浆剂储存稳定性大大提高，常温下储存3年以上乳液仍能保持稳定的性能，不会出现分层和浓度分布不均现象。

Description

一种氧化铝纤维上浆剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种氧化铝纤维上浆剂及其制备方法。
背景技术
氧化铝纤维(alumina fiber)，又称多晶氧化铝纤维，属于高性能无机纤维，是一种多晶陶瓷纤维，具有长纤、短纤、晶须等多种形式。氧化铝纤维直径10～20μm，密度2.7～4.2g/cm3，抗拉强度1.4～2.45GPa，抗拉模量190～385GPa，最高使用温度为1100～1400℃，以Al2O3为主要成分并含有少量的SiO2、B2O3、Zr2O3、MgO等。氧化铝纤维除具有一般陶瓷纤维的高强度、高模量、热导率小、热膨胀系数低、抗化学侵蚀能力、超常的耐热性、耐高温氧化性等优点外，还具有原料成本较低、生产工艺简单等特点，具有较高的性价比和商业价值，广泛应用于工业、军事、民用复合材料领域。控制氧化铝纤维生产的不同工艺过程，可得到不同性质和适用于不同应用的高性能纤维产品。在使用中通常把氧化铝纤维和普通硅酸铝纤维按不同比例混合，制成板、毡、砖、标异预制件等，成为以适应不同用途和强度需要的氧化铝纤维制品。目前国内外巨大的市场需求，使氧化铝纤维产品面临着不断增长的市场发展机遇。
在高性能氧化铝纤维的制造工程中，氧化铝纤维的上浆工艺流程是不可缺少的环节。一方面，上浆工艺可以在氧化铝纤维表面形成功能性有机高分子层，优化氧化铝纤维的耐磨、集束、铺展性能，调节纤维干性和弹性，抑制氧化铝纤维后加工和使用过程中毛丝的产生，使氧化铝纤维适应复合材料成型过程中编织、铺层和缠绕等工艺的要求。另一方面，上浆工艺在惰性的氧化铝纤维表面形成的有机高分子层，能够提高氧化铝纤维与基体的润湿性、结合能力，复合材料成型时形成纤维和基体之间结合良好的界面，提高氧化铝纤维与基体之间的界面粘结和复合材料的界面剪切强度(ILSS)。同时，通过改变上浆剂体系主要成分的分子类型，实现氧化铝纤维在不同树脂基体中的应用，形成氧化铝纤维产品和相应复合材料的多样化和适应性。由于氧化铝纤维上浆剂对于氧化铝纤维制造和产品性能的重要性，国外各氧化铝纤维生产公司对于上浆剂配方严格保密，相关的文献报道极少。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种氧化铝纤维用上浆剂，通过调整浓度和配方来获得达到实验要求的上浆剂，并在一定程度上改善了界面粘结性能。本发明中采用环氧树脂一方面提高亲水性，形成溶于水的稳定的乳液，增加浸润性；另一方面添加酚醛树脂，纤维与基体的粘结性能，提高了上浆剂的粘结性能；乳化剂为十二烷基磺酸铵或十二烷基硫酸铵，相比于现有上浆剂储存稳定性大大提高，常温下储存3年以上乳液仍能保持稳定的性能，不会出现分层和浓度分布不均现象。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种氧化铝纤维上浆剂，按照重量份计包括：主浆料0.5-2份，乳化剂5-10份，表面活性剂10-20份，蒸馏水68-84.5份
优选地，所述主浆料为酚醛树脂与环氧树脂的混合物，其重量比为1:1～3:1。
优选地，所述酚醛树脂为211型甲酚甲醛缩合树脂，环氧树脂为双酚A型E44或E51中的其中一种。
优选地，乳化剂为十二烷基磺酸铵或十二烷基硫酸铵中的一种。
优选地，表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯。
一种氧化铝纤维上浆剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将5-10重量份乳化剂，10-20重量份表面活性剂，68-84.5重量份蒸馏水混合后，在1000r/min的稳定转速下搅拌20min，充分乳化；
(2)将酚醛树脂树脂与环氧树脂按重量比1:1～3:1的混合物0.5-2重量份加入到上述乳液中以1000r/min搅拌30min直至形成均匀稳定的乳液，得到氧化铝纤维上浆剂。
本发明产生的有益效果为：(1)该上浆剂为乳液型上浆剂，原料易得且成本低，对环境友好。(2)通过调整各组分间的配比，可使得该上浆剂的稳定性增加。(3)通过调整浓度和配方来获得达到实验要求的上浆剂，并在一定程度上改善了界面粘结性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
所用酚醛树脂为长沙丰誉化工有限公司211型，工业级。
所用环氧树脂为张家港衡业特种树脂有限公司，工业级。
十二烷基磺酸铵和十二烷基硫酸铵为上海沪峰生化试剂有限公
司，分析纯。非离子表面活性剂吐温20为南京化学试剂有限公司。
实施例1
本实施例中上浆剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将5重量份乳化剂，10重量份表面活性剂，84.5重量份蒸馏水混合后，在1000r/min的稳定转速下搅拌20min，充分乳化；
(2)将质量比为1：1的酚醛树脂与环氧树脂的混合物0.5重量份加入到上述乳液中以1000r/min搅拌30min直至形成均匀稳定的乳液，得到氧化铝纤维上浆剂。
实施例2
本实施例中上浆剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将8重量份乳化剂，15重量份表面活性剂，76重量份蒸馏水混合后，在1000r/min的稳定转速下搅拌20min，充分乳化；
(2)将质量比为2：1的酚醛树脂与环氧树脂的混合物1重量份加入到上述乳液中以1000r/min搅拌30min直至形成均匀稳定的乳液，得到氧化铝纤维上浆剂。
实施例3
本实施例中上浆剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将10重量份乳化剂，20重量份表面活性剂，68重量份蒸馏水混合后，在1000r/min的稳定转速下搅拌20min，充分乳化；
(2)将质量比为3：1的酚醛树脂与环氧树脂的混合物2重量份加入到上述乳液中以1000r/min搅拌30min直至形成均匀稳定的乳液，得到氧化铝纤维上浆剂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种氧化铝纤维上浆剂，其特征在于，按照重量份计包括：主浆料0.5-2份，乳化剂5-10份，表面活性剂10-20份，蒸馏水68-84.5份。
2.如权利要求1所述的一种氧化铝纤维上浆剂，其特征在于，所述主浆料为酚醛树脂与环氧树脂的混合物，其重量比为1:1～3:1。
3.如权利要求2所述的一种氧化铝纤维上浆剂，其特征在于，所述酚醛树脂为211型甲酚甲醛缩合树脂，环氧树脂为双酚A型E44或E51中的其中一种。
4.如权利要求1所述的一种氧化铝纤维上浆剂，其特征在于，乳化剂为十二烷基磺酸铵或十二烷基硫酸铵中的一种。
5.如权利要求1所述的一种氧化铝纤维上浆剂，其特征在于，表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯。
6.一种氧化铝纤维上浆剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将5-10重量份乳化剂，10-20重量份表面活性剂，68-84.5重量份蒸馏水混合后，在1000r/min的稳定转速下搅拌20min，充分乳化；
(2)将酚醛树脂树脂与环氧树脂按重量比1:1～3:1的混合物0.5-2重量份加入到上述乳液中以1000r/min搅拌30min直至形成均匀稳定的乳液，得到氧化铝纤维上浆剂。
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