CN110959055A

CN110959055A - 水性聚合物分散体、制备其的方法和上浆纤维束

Info

Publication number: CN110959055A
Application number: CN201880049939.3A
Authority: CN
Inventors: 海曼提·达他; 贾纳·汉克·坎普斯; 雷曼·辛哈
Original assignee: SABIC Global Technologies BV
Current assignee: SABIC Global Technologies BV
Priority date: 2017-08-01
Filing date: 2018-08-01
Publication date: 2020-04-03
Also published as: EP3638842A1; US20200240075A1

Abstract

公开的各个实施方式涉及水性分散体。该水性分散体包括多个颗粒。每个颗粒包括聚碳酸酯组分。该聚碳酸酯组分的各个颗粒具有基本相同的尺寸。该分散体还包括增塑剂组分和表面活性剂组分。在一个实施方式中，上浆的碳纤维丝束可以包括：碳纤维丝束上的聚碳酸酯浆料，其中聚碳酸酯浆料具有小于10ppm，优选小于5ppm，或小于2ppm的挥发性有机化合物浓度；和碳纤维丝束的至少0.5wt％的平均浆料含量且变异系数小于15％，优选小于11％。

Description

水性聚合物分散体、制备其的方法和上浆纤维束

相关申请的引证

本申请要求享有2017年8月1日提交的美国临时申请序列号62/539,859和2017年8月1日提交的印度申请序列号IN/2017/41027229的优先权，这两个申请都以其全部内容结合于本文中。

技术领域

本公开涉及水性聚合物分散体和上浆的碳纤维丝束，并且具体涉及具有低挥发性有机化合物(VOC)浓度的上浆的碳纤维丝束及其制备方法。

背景技术

在成膜/涂层领域中，工业上采用的现有方法主要基于溶液浸渍，通常受法规遵从性的限制，这也提供了对粒径/形态学的有限的控制/无控制。

用于生产定制的超细聚合物粉末的常规使用技术包括，例如，机械/低温研磨，喷射研磨和沉淀。

这些方法的局限性包括难以形成具有良好受控形态(在粒径/分布方面)的规则尺寸的颗粒。粒径不均匀的分散体会导致较差的表面覆盖率。另外，由于在成膜期间的堆积缺陷，可能导致外观/光泽不均匀。这会导致低生产量和不良材料性能。

作为与这些用于形成粉末的这些技术中的一些相关的问题的实例，例如，研磨会产生具有不规则形状和尖锐边缘的颗粒。在当前的市售选择性激光烧结(SLS)粉末中，粒径可以为40至60微米，并且可以具有通过研磨获得的类似马铃薯的形态。为了获得规则的形状和纹理，经常需要进行后处理以使尖边缘变圆，由此增加了处理成本。另外，纤维的上浆可能需要明显更小的颗粒/分散体，以确保最佳的浸渍和热力学浸润。因此，工业上的许多技术产生的颗粒形状都不太规则或太大而不能很好地适合于许多应用。

粉末可以以分散体形成，其可以用于例如上浆纤维和纤维股线。上浆的碳纤维具有增强的层间剪切强度(ILSS)，导致纤维基质粘合性改进，由此增强复合材料的期望性能。另外，上浆的碳纤维通过改进纤维束内聚力、铺展性、抗起毛性、纤维光滑度、耐磨性和可卷绕性而使加工性改善。因此，对增强纤维进行上浆是制备市售的纤维增强复合材料的关键步骤。

评价上浆质量的一个关键参数是上浆程度或整个纤维上的浆料含量。均匀的浆料含量可以提供必要的基质-纤维粘合质量，导致复合材料具有改进的性能。此外，通过使用与要分散的上浆碳纤维的基质相同的材料的浆料，可以进一步改善基质-纤维粘附性和润湿性。随着消费电子行业的指数增长，对耐用、轻便且满足客户审美目标的产品开发的需求目前比以往任何时候都要多。如聚碳酸酯树脂的聚合物材料是一种这样的材料，其满足该标准并且由于其低重量、高光学透明度和高冲击强度而广泛用于消费电子工业。过去已经探索了使用聚碳酸酯作为浆料的可能性。

授予Peterson等人的美国专利4,416,924A(1983年11月22日公开)公开了一种用于碳纤维上浆的聚碳酸酯浆料组合物。如该专利中所公开的，有机溶剂如N-甲基-2-吡咯烷酮或二氯甲烷可以用于分散聚碳酸酯树脂而获得期望的分散特性和上浆质量。然而，随着环境和产品安全法规的提高，上浆组合物中使用有机溶剂是不期望的，因为即使在最终复合材料产品中微量含量也可能引起法规禁止和严厉处罚。作为有机溶剂的替代品，已经探讨水性聚碳酸酯分散体用于上浆。

尽管基于聚碳酸酯的水性分散体在上浆应用中是期望的，但具有一些固有的缺点，如树脂粒径分布不均匀，导致增强纤维上的浆料含量不合适。粒径不均的分散体会导致表面覆盖率差。另外，由于在膜/上浆形成期间的堆积缺陷，可能引起外观/光泽不均匀。这可能导致生产量低和复合材料产品性能不良。纤维上浆的应用可能需要显著更小的颗粒/分散体，才能确保最佳浸渍和热力学浸润。

Giraud等人在其标题为“Preparation of aqueous dispersion ofthermoplastic sizing agent for carbon fiber by emulsion/solvent evaporation”(Applied Surface Science，Elsevier，2013，vol.266，pp.94-99)的出版物中公开了使用如聚醚酰亚胺(PEI)的热塑性塑料作为碳纤维上的浆料以获得上浆，这种上浆对环境无害且在碳纤维表面均匀。该出版物没有公开PEI浆料在碳纤维上提供的上浆均匀性程度。此外，应当理解的是，由于聚合物上存在的不同化学官能团/取代基，PEI的水性分散特性将不同于聚碳酸酯的分散特性，导致碳纤维表面上的上浆程度不同。

Terrenoire等人的美国专利8,314,178要求保护用作纸涂层浆(papercoatingslip)的支链聚碳酸酯的水性分散体。尽管该专利公开了在涂层/上浆应用中需要保持VOC浓度尽可能低的要求，但该专利未公开对碳纤维的特定应用，这将需要不同的加工条件和上浆组合物的分散特性。

授予Ueno等人的美国专利7,329,696B2(2008年2月12日公开)公开了树脂颗粒的水性分散体，其可以是聚碳酸酯并用于碳纤维上浆应用。上浆组合物中的粒径分布使之形成至少两种不同的粒径分布，这将在浆料含量和包裹效率方面提供低于期望的均匀性。

因此，仍然存在对于开发具有均匀的浆料含量和低挥发性有机化合物浓度且具有优异生产经济性的聚碳酸酯上浆碳纤维丝束的需要。

发明内容

本文公开了水性分散体、制备水性分散体的方法、包含由水性分散体形成的元件的制品、上浆的碳纤维和用于制备上浆的碳纤维的方法。

在一个实施方式中，水性分散体可以包含：多个颗粒，每个颗粒包含聚碳酸酯组分，其中单个颗粒具有300至4,000nm的D₉₀；增塑剂组分；和表面活性剂组分。

在一个实施方式中，形成水性分散体的方法可以包括：合并有机相和水相以形成第一溶液，有机相包含聚碳酸酯组分和溶剂组分，水相包含水和表面活性剂组分；加热第一溶液以蒸发溶剂组分；并形成第二溶液；将增塑剂组分与第二溶液混合以形成水性分散体。

在一个实施方式中，上浆的碳纤维丝束可以包括：碳纤维丝束上的聚碳酸酯浆料，其中聚碳酸酯浆料具有小于10ppm，优选小于5ppm，或小于2ppm的挥发性有机化合物浓度；碳纤维丝束具有至少0.5wt％的平均上浆含量且变异系数小于15％，优选小于11％。

在一个实施方式中，一种制备上浆的碳纤维丝束的方法可以包括：以至少0.3米/分钟的生产线速度(throughput line speed)将碳纤维丝束散布于散布器单元上并形成散布的碳纤维；在装有聚碳酸酯水性上浆分散体的上浆浴中将散布的碳纤维上浆，并形成上浆的碳纤维；干燥上浆的碳纤维以获得上浆的碳纤维丝束。

根据以下附图、详细描述和实施例，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。然而，应当理解的是，附图、详细描述和实施例虽然指示具体的实施方式，但仅以示例的方式提供，而并非意味着是限制性的。另外，可以设想的是，根据这些详细描述，在本发明的精神和范围内的变化和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。

附图说明

附图通过示例而非限制的方式大体上图示说明了本文档中讨论的各个实施方式。

图1是根据各个实施例制备水性分散体的方法的流程图。

图2是显示根据各个实施例形成水性分散体的示意图。

图3是根据各个实施例显示水性分散体的透射电子显微镜图像。

图4是根据各个实施例显示水性分散体的动态光散射输出的图。

图5是根据各个实施例显示各个过程参数对水性分散体的影响的帕累托(Pareto)图。

图6是根据各个实施例显示具有不同量的间苯二酚二苯基磷酸酯的水性分散体的最低成膜温度的条形图。

图7A-7C是根据各个实施例显示由水性分散体形成的各个膜的表面粗糙度的热态轻敲模式原子力显微镜图像。

图8是用于碳纤维上浆及其在复合材料和编织物中的后续应用的整个流程图的图示。

图9是基于实施例3的结果降低浆料含量的变异系数的图示。

图10是示出基于实施例3的结果降低上浆碳纤维丝束中的VOC浓度的图示。

具体实施方式

本文描述的问题的潜在解决方案是采用包含聚碳酸酯组分、增塑剂组分和表面活性剂组分的水性分散体。水性分散体可以递送具有均匀颗粒分布(例如，单峰)的稳定的小颗粒尺寸分散体(例如，亚微米级，可以通过调节用于制备水性分散体的试剂控制)。这可以使由水性分散体形成的膜、涂层或粉末具有更好的填充效率。另外或可替代地，增塑剂可以赋予水性分散体较低的最低成膜温度(MFFT)，这有助于简单地且基本上无缺陷地成膜。另外，水性分散体可以非常稳定并且基本上不表现出相分离。例如，在一个月到几年范围内的时间中没有观察到相分离。

水性分散体可以用作制备聚碳酸酯上浆碳纤维丝束的浆料组合物，其具有低挥发性有机化合物浓度并且在整个碳纤维丝束上具有均匀的浆料含量。具体地，聚碳酸酯上浆碳纤维可以具有小于10ppm的VOC浓度，并且平均浆料含量大于碳纤维丝束的0.5wt％。本发明人出乎意料地发现，碳纤维丝束的浆料含量是均匀的，这由不大于平均浆料含量的15％的变异系数所表示。该本专利还描述了使用水性聚碳酸酯分散体制备聚碳酸酯上浆碳纤维丝束的方法。

在现有技术文献中，如专利EP 0546580B1(Colman等人)，已经使用统计参数如具体基底上的涂层浓度或厚度的变异系数(CoV)表示基底上的涂层的均匀性。变异系数是可靠的统计量度，用于估计数据集与平均值的变化或偏差。

在本发明中，沉积于碳纤维丝束上的浆料的均匀程度表示为在上浆碳纤维丝束的整个预定长度内的浆料含量的变异系数(CoV)。上浆碳纤维丝束的预定长度用作样品或代表性长度，以表征整个上浆碳纤维丝束的浆料质量。用于浆料含量测量的上浆的碳纤维丝束的预定长度为至少30cm，但优选小于约100cm。例如，预定长度可以是30cm。据观察，在小于30cm的预定长度下，上浆的碳纤维丝束的重量不足以提供准确的测量值。在大于100cm的预定长度下，使用市售分析仪器难以进行浆料测量。

变异系数(CoV)可以由在碳纤维丝束的预定长度上测量的平均浆料含量和浆料含量的标准偏差确定。显而易见的是，对于均匀的上浆碳纤维丝束，与不均匀的上浆碳纤维丝束相比，在上浆的碳纤维丝束的特定预定长度上的浆料含量将更低。

取决于使用的浆料类型，上浆的碳纤维的浆料含量可以通过灰分测试法或溶剂消化技术(ASTM D2584)测量，并且可以如下所示使用式I计算。浆料含量是使用下式测量的碳纤维的平均浆料含量：

浆料含量(％)＝((w₁-w₀)/w₀)×100 (式I)，

其中，w₁＝碳纤维丝束的重量。w₀＝碳纤维丝束(未上浆)的重量。

为了确定浆料含量的变异系数，同时测定平均浆料含量和浆料含量的标准偏差。使用式I，在纤维的预定长度上的各个点测量浆料含量。使用此数据，浆料含量的平均值使用下式确定：平均浆料含量

x_a＝(x₁₊x₂₊…x_n)/n (式II)

其中x₁、x₂、x_n代表对于“n”次观察时在碳纤维丝束的预定长度上使用式I确定的浆料含量。每次观察使用式I进行，用于计算浆料含量。根据本发明的一方面，发现上浆的碳纤维丝束的浆料含量是最佳的，平均浆料含量为碳纤维丝束的至少0.5wt％。可替换地，上浆的碳纤维丝束的平均浆料含量为碳纤维丝束的0.6wt％至3wt％，优选0.85wt％至2.8wt％，且最优选0.95wt％至2.4wt％。

使用下式可以计算标准偏差

S＝[∑(x_i-x_a)₂/(n-1)]^1/2 (式III)

x_i是使用式I的第i次浆料含量测量的结果，且x_a是碳纤维丝束预定长度上的平均浆料含量。

使用下式可以计算变异系数：

(CoV＝S/x_a)×100 (式IV)

其中x_a是碳纤维束的预定长度上的平均浆料含量，S是碳纤维丝束的预定长度上测量的浆料含量的标准偏差。当在碳纤维丝束的预定长度上测量时，浆料含量的变异系数(CoV)小于15％，优选小于12％，且最优选小于11％。

聚碳酸酯上浆的碳纤维丝束具有低VOC含量，对环境无害，并符合与消费品相关的法规和环境标准。如使用气相色谱技术测量的，上浆的碳纤维丝束中存在的VOC浓度小于10ppm，优选小于5ppm，更优选小于2ppm，且最优选小于1ppm。

上浆的碳纤维丝束的低VOC浓度通过使用水性溶剂分散聚碳酸酯浆料实现。Giraud等人在他们的出版物中还讨论了使用环境友好的溶剂对上浆分散体的需要，其中公开了水性溶剂分散浆料的使用。然而，不受任何理论的束缚，已知有机溶剂与水性溶剂相比提供了更好的聚合物树脂分散性，因此与水性分散剂相比提供了更好的上浆。出乎意料的是，发现碳纤维丝束上的浆料含量具有低的VOC浓度，并且浆料含量均匀。

水性分散体可以包括连同增塑剂和表面活性剂一起悬浮且均匀分布于水性介质中的多个颗粒。水性分散体可以良好适用于许多目的。例如，水性分散体可以用于形成膜。这种膜由此可以用于在如纤维或纺织品材料上形成浆料。水性分散体还可以置于基材表面上而在其上形成膜，其覆盖表面。

另外，水性分散体的颗粒可以分离，并且可以由分离的颗粒形成颗粒的粉末。例如，可以离心水性分散体，并从固体中去除上清液；或者可以过滤水性分散体而提供滤液。固体或滤液可以用去离子水洗涤例如一次或多次。洗涤后的固体或滤液可以例如在真空下干燥以提供颗粒。

在水性分散体中，颗粒可以包含聚碳酸酯组分。因此，多个颗粒中的每个单个颗粒具有基本相同的尺寸和形态，因此具有窄分布的单峰分布。在一些实施例中，水性悬浮液可以包括各自具有相同尺寸和形态的第二多个颗粒，然而，第二多个颗粒的尺寸和形态可以不同于第一多个颗粒，因此产生双峰分布。

颗粒可以占水性分散体的任何合适的重量百分比(wt％)。例如，颗粒可以在水性分散体的0.5wt％至分散体的90wt％，10wt％至80wt％，20wt％至80wt％，30wt％至70wt％，或水性分散体的40wt％至60wt％的范围内。可选地，颗粒可以在水性分散体的0.5wt％至水性分散体的5wt％，水性分散体的1.5wt％至4wt％，2wt％至3.8wt％，2.1wt％至2.8wt％的范围内。在非常低的聚碳酸酯树脂颗粒的浓度下，浆料对碳纤维丝束无效。在高浓度下，碳纤维丝束上的浆料可能过多，这可能会影响碳纤维丝束的悬垂性(drapability)。因此，根据需要，可以定制聚碳酸酯树脂颗粒的浓度。

如本文描述的，单个颗粒可以包含聚碳酸酯组分。聚碳酸酯组分可以占每个颗粒的任何合适重量百分比。例如，聚碳酸酯组分可以在每个颗粒的50wt％至100wt％，每个颗粒的60wt％至100wt％，70wt％至100wt％，80wt％至100wt％，或90wt％至100wt％的范围内。

聚碳酸酯及其制备方法在本领域内是已知的，例如，描述于WO 2013/175448 A1、US 2014/0295363和WO 2014/072923中。聚碳酸酯通常由双酚化合物，如2,2-双(4-羟苯基)丙烷(“双酚-A”或“BPA”)、3,3-双(4-羟苯基)苯并吡咯酮、1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷或1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷(异佛尔酮)，或可以使用包含至少一种上述双酚化合物的组合。在具体的实施方式中，聚碳酸酯是衍生自BPA的均聚物；衍生自BPA和另一种双酚或二羟基芳族化合物如间苯二酚的共聚物；或衍生自BPA和可选地另一种双酚或二羟基芳族化合物的共聚物，并且还包含非碳酸酯单元，例如芳族酯单元如间苯二酚对苯二甲酸酯或间苯二甲酸酯，基于C_6-20脂族二酸的芳族-脂族酯单元，聚硅氧烷单元如聚二甲基硅氧烷单元，或包含前述中的至少一种的组合。

如本文所用，“聚碳酸酯”是指具有式(I)的重复结构碳酸酯单元的聚合物或共聚物：

其中R¹基团总数的至少60％是芳族的，或每个R¹含有至少一个C_6-30芳族基团。每个R¹基团可以相同或不同。具体地，每个R¹可以衍生自二羟基化合物如式(2)的芳族二羟基化合物或式(3)的双酚。

在式(2)中，每个R^h独立地是卤素原子，例如，溴，C_1-10烃基如C_1-10烷基，卤代C_1-10烷基，C_6-10芳基，或卤代C_6-10芳基，而n为0至4。

在式(3)中，R^a和R^b各自独立地为卤素，C_1-12烷氧基或C_1-12烷基，并且p和q各自独立地为0至4的整数，使得当p或q小于4时，环的每个碳的化合价被氢填充。在一个实施方式中，p和q各自为0，或p和q各自为1，且R^a和R^b各自为C_1-3烷基，特别是甲基，其布置于每个亚芳基上相对于羟基的间位上。X^a是连接两个羟基取代的芳族基团的桥接基团，其中每个桥接基团和每个C₆亚芳基的羟基取代基，处于例如C₆亚芳基上的彼此邻位、间位或对位(特别是对位)，是单键，-O-，-S-，-S(O)-，-S(O)₂-，-C(O)-或C_1-18有机基团，它们可以是环状或非环状的，芳族或非芳族的，并且可以还包含杂原子如卤素、氧、氮、硫、硅或磷。例如，X^a可以是取代或未取代的C_3-18亚环烷基；式-C(R^c)(R^d)-的C_1-25亚烷基，其中R^c和R^d各自独立地是氢、C_1-12烷基、C_1-12环烷基、C_7-12芳基烷基、C_1-12杂烷基或环状C_7-12杂芳基烷基；或式-C(＝R^e)-的基团，其中R^e是二价C_1-12烃基。

可以使用的二羟基化合物的一些说明性实例包括间苯二酚，2,2-双(4-羟苯基)丙烷(“双酚A”或“BPA”)，3,3-双(4-羟苯基)苯并吡咯酮，2-苯基-3,3'-双(4-羟苯基)苯并吡咯酮(也称为N-苯基酚酞双酚，“PPPBP”或3,3-双(4-羟苯基)-2-苯基异吲哚啉-1-酮)，1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷和1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷(异佛尔酮双酚)。

在一些实施方式中，聚碳酸酯包含碳酸酯单元(1)和非碳酸酯单元，例如酯单元，聚硅氧烷单元如聚二甲基硅氧烷单元，或包含前述中的至少一种的组合。在一些实施方式中，酯单元可以是基于C_6-20脂族二酸的芳族酯单元(例如，间苯二酚对苯二甲酸酯或间苯二甲酸酯)或芳族-脂族酯。

在一些实施方式中，聚碳酸酯是含有双酚A碳酸酯单元的直链均聚物(BPA-PC)，在商品名LEXAN^TM下可商购自SABIC^TM；或通过界面聚合生产的支化氰基苯酚封端的双酚A均聚碳酸酯，含有3mol％的1,1,1-三(4-羟苯基)乙烷(THPE)支化剂，在商品名LEXAN^TM CFR下可商购自SABIC^TM。具体的共聚碳酸酯包括双酚A和大体积双酚碳酸酯单元，例如，衍生自包含至少12个碳原子，例如，12至60个碳原子或20至40个碳原子的双酚。此类共聚碳酸酯的实例包括包含双酚A碳酸酯单元和2-苯基-3,3'-双(4-羟苯基)苯并吡咯酮碳酸酯单元的共聚碳酸酯(BPA-PPPBP共聚物，在商品名LEXAN^TM XHT下可商购自SABIC^TM)，包含双酚A碳酸酯单元和1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷碳酸酯单元的共聚物(BPA-DMBPC共聚物，在商品名DMX下可商购自SABIC^TM购得)，和包含双酚A碳酸酯单元和1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷异佛尔酮双酚碳酸酯单元的共聚物(例如，在Bayer商品名下可获自APEC)。

可以使用的其他具体的聚碳酸酯包括包含双酚A碳酸酯单元和间苯二甲酸酯-对苯二甲酸酯-双酚A酯单元的聚(芳族酯-碳酸酯)，通常也称为聚(碳酸酯-酯)(PCE)或聚(邻苯二甲酸酯-碳酸酯)(PPC)，这取决于碳酸酯单元和酯单元的相对比例。另一种具体的聚(酯-碳酸酯)包括间苯二酚间苯二甲酸酯和对苯二酸酯单元和双酚A碳酸酯单元，如在商品名LEXAN^TM SLX下可商购自SABIC^TM的那些。

在另一个实施方式中，聚碳酸酯是包含双酚A碳酸酯单元和硅氧烷单元，例如包含5至200个二甲基硅氧烷单元的嵌段的聚(碳酸酯-硅氧烷)共聚物，如在商品名LEXAN^TM EXL可商购自SABIC^TM的那些。可以使用的其他聚碳酸酯包括包含双酚A碳酸酯单元、间苯二甲酸-对苯二酸酯-双酚A酯单元和硅氧烷单元，例如含有5至200个二甲基硅氧烷单元的嵌段的聚(酯-硅氧烷-碳酸酯)，例如，在商品名LEXAN^TM FST下可商购自SABIC^TM的那些。

也可以使用聚(脂族酯-碳酸酯)，如包含双酚A碳酸酯单元和癸二酸-双酚A酯单元的那些，如在商品名LEXAN^TM HFD下可商购自SABIC^TM的那些。可以使用聚碳酸酯与其他聚合物的组合，例如双酚A聚碳酸酯与酯如聚(对苯二甲酸丁二酯)或聚(对苯二甲酸乙二酯)的合金，其各自可以是半结晶或无定形的。这样的组合在商品名XENOY^TM和XYLEX^TM下可商购自SABIC^TM。

如本文描述的，可以控制单个颗粒的尺寸。通常，与细长或不规则形状相反，单个颗粒具有基本球形的形状(如图3所示)。例如，单个颗粒具有基本上没有如边缘、拐角、突起、空腔等特征的基本光滑的表面。单个颗粒可以具有微米或纳米范围内的直径。单个颗粒的直径可以通过选择水性分散体中的表面活性剂组分控制。在各实例中，在颗粒具有微米至纳米范围内的直径的情况下，颗粒可以具有300至4000nm，300至400nm，400至3500nm，500至3000nm，600至2000nm，700至1000nm，或800至900nm范围内的D₉₀。在一些实例中，颗粒可以具有340至345nm，例如，342nm的D₉₈。

除了聚碳酸酯组分以外，水性分散体还可以包含其他组分。例如，水性分散体可以包含增塑剂(也称为聚结)组分。不受理论的束缚，增塑剂通过起到辅助成膜的聚结助剂的作用而影响水性分散体的最低成膜温度(MFFT)。最低成膜温度是当将水性分散体以薄膜形式涂覆于基材上时，水性分散体将会均匀凝结的最低温度。在较高的温度下，浆料可能会在加热下受到损坏，此外会使整个过程的能源效率低下。在另一方面，在MFFT以下干燥时将不能提供期望的水平的分散特性，并且形成的上浆不均匀，具有增强纤维上的粗粉末状质地。这继而会影响使用这种上浆的增强纤维的任何复合材料的材料性能。确定该温度的合适试验的一个实例涉及使用MFFT棒(如ASTM D 2354和ISO 2115等标准所指定的)。用于测试MFFT的潜在仪器的设计都基于这些标准。增塑剂组分还可以辅助降低水性分散体的表面张力值。取决于增塑剂的选择，水性分散体的润湿性可以选择性地提高或降低。出乎意料的是，在水性分散体中包含增塑剂组分会导致水性分散体中基本上没有相分离。

增塑剂组分可以占水性分散体的任何合适的重量百分比。例如，增塑剂组分可以在水性分散体的1wt％至20wt％，水性分散体总重量的3wt％至19wt％，4wt％至18wt％，5wt％至17wt％，6wt％至16 10wt％，7wt％至15wt％，8wt％至14wt％，9wt％至13wt％或10wt％至12wt％的范围内。

增塑剂组分可以包括一种或多种增塑剂。一种或多种增塑剂中的任何一种可以为增塑剂组分的任何合适的重量百分比。例如，当存在两种或多种增塑剂时，增塑剂可以在增塑剂组分的50wt％至100wt％，增塑剂组分的60wt％至100wt％，70wt％至100wt％，80wt％至100wt％，或90wt％至100wt％的范围内。

增塑剂组分的增塑剂可以包括选自酯、醚、烃、石蜡、磺酰胺、磺酸盐(酯)、对苯二甲酸酯、萜烯和偏苯三甲酸酯中的一种或多种。基于酯增塑剂中常见的是一元或二元酸的酯，如肉豆蔻酸酯、邻苯二甲酸酯、己二酸酯、磷酸酯、柠檬酸酯、偏苯三甲酸酯、戊二酸酯和癸二酸酯(例如，邻苯二甲酸二烷基酯，如邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二异辛酯，己二酸二丁酯，己二酸二辛酯；磷酸二乙基己基二苯基酯；磷酸叔丁基苯基二苯酯；邻苯二甲酸丁基苄基酯；己二酸二丁氧基乙氧基乙基酯；己二酸二丁氧基丙氧基丙基酯；柠檬酸乙酰基三正丁酯；癸二酸二丁酯等)。磷酸酯增塑剂在商品名SANTICIZER^TM下可商购自Monsanto；St.Louis，MO；戊二酸增塑剂在商品名PLASTHALL^TM 7050下可商购自CP.Hall Co.；Chicago，IL。

基于酯的增塑剂的其他实例包括脂族单烷基酯，芳族单烷基酯，脂族聚烷基酯，芳族聚烷基酯，脂族醇的聚烷基酯，膦酸聚烷基酯，脂族聚(烷氧基化)酯，芳族聚(烷氧基化)酯，脂族醇的聚(烷氧基化)醚和酚的聚(烷氧基化)醚。在一些实施方式中，酯衍生自醇或衍生自可再生来源，如2-辛醇，香茅醇，二氢香茅醇或衍生自2-烷基链烷醇。

增塑剂可以另外选自脂族单烷基酯，芳族单烷基酯，脂族聚烷基酯，芳族聚烷基酯，脂族醇的聚烷基酯，膦酸聚烷基酯，脂族聚(烷氧基化)酯，芳族聚(烷氧基化)酯，脂族醇的聚(烷氧基化)醚，酚的聚(烷氧基化)醚，或它们的混合物。

还可以具有阻燃特性的增塑剂的其他实例包括，有机磷化合物如有机磷酸酯(包括磷酸三烷基酯如磷酸三乙酯，磷酸三(2-氯丙基)酯，和磷酸三芳基酯如磷酸三苯酯和磷酸二苯基甲苯基酯，间苯二酚双-二苯基磷酸酯，间苯二酚二磷酸酯和芳基磷酸酯)，亚磷酸酯(包括亚磷酸三烷基酯，亚磷酸三芳基酯和混合的烷基-芳基亚磷酸酯)，膦酸酯(包括膦酸二乙基乙基酯，膦酸二甲基甲基酯)，多磷酸酯(盐)(包括三聚氰胺多磷酸酯，多磷酸铵)，多亚磷酸酯，多膦酸酯，次膦酸盐(包括三(二乙基次膦酸))铝；卤代化合物如氯菌酸(chlorendic acid)衍生物和氯化石蜡；有机溴，如十溴二苯醚(decaBDE)，十溴二苯乙烷，聚合溴化化合物如溴化聚苯乙烯、溴化碳酸酯低聚物(BCO)、溴化环氧低聚物(BEO)、四溴邻苯二甲酸酐、四溴双酚A(TBBPA)和六溴环十二烷(HBCD)；金属氢氧化物如氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钴和前述金属氢氧化物的水合物；及它们的组合。增塑剂也可以是反应型化合物(包括含磷基团的多元醇，10-(2,5-二羟基苯基)-10H-9-氧杂-10-磷酸-菲-10-氧化物，含磷的内酯改性的聚酯，乙二醇双(磷酸二苯酯)，新戊二醇双(磷酸二苯酯)，胺和羟基官能化的硅氧烷低聚物)。

增塑剂可以影响水性分散体的最小成膜温度。最小成膜温度是当将水性分散体以膜(例如，薄膜)形式施涂于基材上时水性分散体均匀凝结的最低温度。确定此温度的合适试验方法的一个实例涉及使用MFFT棒，如ASTM D 2354和ISO 2115等标准所指定的。用于测试MFFT的潜在仪器的设计基于这些标准。增塑剂还可以降低水性分散体的表面张力值。取决于对增塑剂的选择，可以选择性提高或降低水性分散体的润湿性。出乎意料的，在水性分散体中包含增塑剂会导致水性分散体中基本上不出现相分离。

在包括增塑剂组分的水性分散体的实例中，水性分散体的最低成膜温度(MFFT)可以为100至180℃，115至175℃，120至170℃，125至165℃，130至160℃，135至155℃，或140至150℃。

增塑剂可以允许水性分散体的最小成膜温度小于不含增塑剂组分的相应水性分散体。例如，水性分散体的最低成膜温度可以比不含增塑剂组分的相应水性分散体低15至50℃，15至45℃，20至40℃，或25至35℃更低。水性分散液的最低成膜温度可以允许膜在比相应的水性分散体相对更低的温度下形成。这可以使得成膜更快，成本更低。

除了聚碳酸酯组分和增塑剂组分之外，水性分散体还可以包含其他组分。例如，水性分散体可以包含表面活性剂组分。表面活性剂组分可以以水性分散体的1wt％至20wt％，水性分散体的5wt％至15wt％或8wt％至12wt％的量存在。

表面活性剂组分可以包括一种或多种表面活性剂。当存在两种或更多种表面活性剂时，一种表面活性剂可以为表面活性剂组分的50wt％至100wt％，60wt％至100wt％，70wt％至100wt％，80wt％至100wt％，或表面活性剂组分的90wt％至100wt％。

表面活性剂可以是阴离子表面活性剂，阳离子或非离子表面活性剂。阴离子表面活性剂的实例包括硬脂酸钠，十二烷基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠，海藻酸钠，乙醇酸，乙氧基化物4-叔丁基苯基醚，乙醇酸乙氧基化物月桂基醚，乙醇酸乙氧基化物4-壬基苯基醚，聚(乙二醇)4-壬基苯基3-磺基丙基醚钾盐，二辛基磺基琥珀酸钠，月桂基硫酸铵，二辛基磺基琥珀酸钠，全氟丁烷磺酸，全氟壬酸，全氟辛烷磺酸，全氟辛酸，月桂基硫酸钾，十二烷基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠，月桂醇聚醚硫酸钠，月桂酰肌氨酸钠，肉豆蔻醇聚醚硫酸钠，烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(sodium pareth sulfate)和硬脂酸钠或它们的混合物。非离子表面活性剂的实例包括聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)，聚(乙二醇)脱水山梨醇四油酸酯，聚乙烯-嵌段-聚(乙二醇)，脱水山梨醇单棕榈酸酯，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯，或它们的混合物。阳离子表面活性剂的实例包括苯扎氯铵，苄索氯铵，5-溴-5-硝基-1,3-二噁烷，西曲溴铵(十六烷基三甲基溴化铵)，十六烷基三甲基氯化铵，二甲基二十八烷基氯化铵，月桂基甲基葡糖醇聚醚-10羟丙基二甲基氯化铵，四甲基氢氧化铵，或它们的混合物。

表面活性剂的种类可以影响颗粒的形态。表面活性剂对形态的影响之一是颗粒具有单峰或双峰分布的基本上球形的形状。每个颗粒的直径可以另外进行控制。例如，如果表面活性剂是阴离子型的，则颗粒将是单峰分布的，其直径处于纳米范围内。可替换地，如果表面活性剂是非离子型的，则颗粒将是单峰分布的，其直径处于微米范围内。水性分散体中阴离子和非离子表面活性剂的混合物可以导致具有纳米直径的颗粒和具有微米分布的颗粒的双峰分布。尽管在这种情况下，绝大多数(例如，98vol％)的颗粒将具有纳米范围内的直径。

水性分散体中可以存在各种另外的组分和添加剂。例如，在水性分散体中可以存在溶剂，如二氯甲烷、氯仿、二甲基甲酰胺、硫酸二甲酯、四氢呋喃或它们的混合物。溶剂选择为将聚合物溶解至如下描述的期望程度；具有在形成颗粒的过程条件下小于水的沸点；和与水充分混溶以形成与水的溶液。

水性分散体中可以存在的其他添加剂包括粒状填料，抗氧化剂，热稳定剂，光稳定剂，紫外光稳定剂，紫外光吸收添加剂，非红外线吸收添加剂，红外吸收添加剂，润滑剂，脱模剂，抗静电剂，防雾剂，抗微生物剂，着色剂，激光标记添加剂，表面效应添加剂，辐射稳定剂，防滴剂，香料，纤维，助流剂，或它们的混合物。合适的助流剂的实例包括未改性的气相法金属氧化物(fumed metal oxide)，疏水性气相法金属氧化物，亲水性气相法金属氧化物，水合硅石，无定形氧化铝，玻璃状硅石，玻璃态磷酸盐，玻璃状硼酸盐，玻璃状氧化物，二氧化钛，滑石，云母，高岭土，绿坡缕石，硅酸钙，硅酸镁或它们的混合物。

用本发明的水性分散体可以实现的一个非限制性益处是，当聚碳酸酯组分、表面活性剂组分和增塑剂组分以公开的量存在时，水性分散体表现出良好的稳定性。例如，在包含1wt％至20wt％的增塑剂的分散体中，在超过一个月的时间内，分散体中基本上未观察到相分离。例如，在具有300至4000nm的粒径的水性分散体中，在至少5天，例如，至少15天，至少45天，至少两个月，至少6个月，至少8个月，至少12个月，而甚至至少18个月的时间内没有发生可见的相分离。

由水性分散体可以生产各种制品。例如，水性分散体可以形成浆料，粉末，膜，涂层，连接层，粘合剂，复合单向带或三维打印制品。在一些实例中，由水性分散体形成的连接层会将金属粘结至含氟聚合物、粉末涂料或环氧增韧涂层。

另外，水性分散体可以施加于纤维如玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维、钢纤维等上。可以使用碳纤维或纤维束。纤维束可以包括，例如，250至610,000根纤维(例如，可以使用1K，3K，6K，12K，24K或更大的束)。

作为实例，上浆是其中用材料涂覆纤维以在加工期间保护纤维免受损害(例如，分离)并增强纤维与随后施加于纤维上的材料之间的粘附力的过程。作为实例，上浆至少通过使来自纤维束的纤维与水性分散体接触而完成。通过将纤维浸入分散体中，将分散体流注于纤维上，将分散体刷涂于纤维上或将分散体喷雾于纤维上，可以完成这种接触。一旦用分散体上浆，可以将这些纤维绕线轴(例如，以股线的形式)布置，以后续用于制造纤维带或层压材料。在一些实例中，这种纤维可以织造成纺织品和/或织物，因此水性分散体可以成为织物的部分。

图1示出了用于制备上浆碳纤维丝束的通用流程图。可选地，上浆过程可以通过将，例如，由供应商生产的未上浆碳纤维丝束的线轴解绕而开始。例如，在散布碳纤维丝束之前，将未上浆的碳纤维丝束的线轴在绕线筒上解绕。可替换地，通过将上浆线与预上浆处理单元集成在一起而无需分开卷绕或解绕碳纤维(例如，可以将纤维直接上浆而不用卷绕于线轴上)，可以直接使用碳纤维丝束。

未上浆的表面处理的碳纤维丝束可以具有1000(1K)至50,000(50K)根碳纤维丝数。碳纤维丝可以具有约1微米(μm)至约12μm范围内，优选约3μm至约10μm范围内，且最优选约5μm至约8μm范围内的直径。例如，可以使用具有丝线数12K的碳纤维丝束。碳纤维丝可以衍生自聚丙烯腈(PAN)，尽管其他来源如沥青、人造丝、聚酯、聚酰胺也可以用作碳纤维丝的来源。如美国专利4,234,398中公开的，在开始上浆过程之前，可以对碳纤维丝可选地进行电解表面处理。碳纤维丝的表面处理或表面官能化会在碳纤维表面上引入极性官能团，这会增强碳纤维的表面能，进而有助于改善纤维与复合材料中树脂基质的粘附性或润湿性。

在碳纤维上实现最佳上浆水平的一种方法是在施加浆料之前将解绕的碳纤维散布至可散布性的最佳水平。可散布性的最佳水平确保优异的树脂浸渍，导致复合材料产品的抗分层性增强和机械性能改善。解绕后的碳纤维丝束可以以特定的生产线速度拉向散布机单元以产生散布的碳纤维。散布单元可以包括至少五个辊，优选至少六个辊，且最优选至少七个辊，在这些辊上处理散布的碳纤维。散布单元中的碳纤维路径可以具有至少500度，优选至少506度的总卷绕角。上浆设备可以具有受张力控制的经轴系统(creel system)，碳纤维丝束从该系统中分配，并将其传递至散布器单元以将碳纤维丝束散布开。上浆设备的张力可以保持于约0.5牛顿(N)至约5N范围内，以拉伸碳纤维。例如，上浆设备的张力可以保持于1N。

上浆过程应该发生于生产线速度的特定范围内，以确保优异的浆料含量和过程生产率。碳纤维的散布和上浆可以以至少0.3米/分钟的生产线速度，优选以0.4米/分钟至2米/分钟的生产线速度，且最优选以0.8米/分钟至1.2米/分钟的生产线速度进行。

碳纤维的可散布性可以通过使用式V计算。当根据式V测量时，碳纤维的可散布性值为至少150％，优选处于155％至220％的范围内，且最优选处于178％至202％的范围内。

可散布性(％)＝((Sb–Sa)/(Sa))×100 (式V)

其中：Sb＝上浆之前从散布器单元出来的碳纤维丝束的最终宽度；和

Sa＝进入散布机单元之前的未上浆碳纤维的宽度。

来自散布机单元的散布的碳纤维可以被拉到包含水性聚合物分散体(例如，聚碳酸酯浆料水性分散体)的上浆浴中，用于使散布的碳纤维上浆以形成上浆的碳纤维。分散体可以保持于室温下。上浆可以以至少0.3米/分钟，优选0.4米/分钟至2米/分钟，而最优选0.8米/分钟至1.2米/分钟的生产线速度进行。

从上浆浴获得的上浆的碳纤维可以随后通过压料辊而挤出碳纤维表面上的任何过量的水性分散体之后干燥纤维(例如，在烘箱中)以获得上浆的碳纤维丝束。据观察，上浆碳纤维的干燥应该在升高的温度下进行。在太低的温度下，干燥不太有效，而在非常高的温度下，浆料可能会降解。用于干燥的烘箱可以保持于150至300℃的温度范围内，并且优选保持于200至270℃的范围内，且最优选保持于200至270℃范围内。上浆的碳纤维丝束随后可以，例如通过绕丝机(take-up winder)而卷绕于线轴上，以便运输至不同地方进行进一步处理。可替换地，上浆的碳纤维丝束可以，例如，使用集成生产线直接传送至生产线由于复合制造或进一步加工。

水性分散体可以通过各种方法形成。形成水性分散体的方法的实例包括合并有机相和水相以形成乳化组合物。有机相包括聚碳酸酯组分和溶剂组分。水相包括水和表面活性剂组分。有机相或水相可以包括其他组分，如增塑剂或其他添加剂。

有机相和水相缓慢地(例如，逐滴)加入彼此。一旦有机相和水相合并，形成溶液。溶液在该阶段用均化器形成。均化器可以在，例如，7,000至30,000rpm或15,000至25,000rpm的高剪切下混合乳化组合物。均化器运行2至40分钟或8至30分钟范围内的时间。

一旦形成溶液，将其加热至足以除去溶剂的温度。然后，溶剂蒸发，留下颗粒、表面活性剂、增塑剂和其他可选的添加剂的水性分散体。

实施例

通过参考以下以举例说明方式提供的实施例，可以更好地理解本公开的各个实施方式。本公开不限于本文提供的实施例。

实施例1.1水性聚碳酸酯分散体的制备

在玻璃烧杯中，在室温下将5wt％的芳族聚碳酸酯BPA-PC溶解于DCM中。使用IKAUltraturrax T25均化器，在剧烈搅拌(3000RPM)下，将5wt％的表面活性剂(相对于聚合物浓度)溶解于去离子(DI)水中，逐滴加入PC/DCM溶液中。随后将混合物以20000RPM搅拌10分钟以形成分散体-I。

然后将分散体-I滴加到以5wt％相对于聚合物浓度的表面活性剂含有表面活性剂/水混合物的接收容器中，并在75℃的温度下保持30分钟。完全转移后，接收容器在～80℃的温度下保持10分钟(伴随连续搅拌)以除去大部分有机溶剂，从而获得最终含微量残留DCM(ppm级)的PC分散体。

图1是过程的流程图，且图2是形成水性分散体的可能机理的示意图。PC聚合物在溶剂和去离子水中与表面活性剂的高剪切混合产生分散于水中的乳液液滴。具有极性和非极性端基的表面活性剂保护这些乳液液滴不发生聚结。溶液或分散体-I(在去除DCM之前)导致形成宽分布的液滴，并在1天后观察到相分离。在随后的蒸馏过程期间，溶解于水中的DCM被除去，且液滴内部的DCM蒸发到水中。据观察，通过该乳化过程形成在整个分散体中具有宽分布的液滴。

溶剂从液滴的扩散引起液滴收缩，并可以看出，当将所有溶剂驱出液滴时，发生大于(>)80％的收缩(在>1个月的时间内未观察到相分离)。

通过所述方法生成的PC分散体形态(粒径/形状/分布等)可以通过改变配方/过程参数微调。

实施例1.2：表面活性剂对粒径和粒径分布的影响

通过本文描述的方法制备的所得产品，提供了稳定的聚碳酸酯水性分散体(在＞1个月内监测无相分离)，转化率为100％(无残留)。粒径和分布通过改变表面活性剂的选择及其组成(表1)控制。阴离子表面活性剂AOT 70PG在分散体中提供亚微米级颗粒，而非离子的TWEEN 80则导致微米级颗粒，两者均具有单峰粒径分布。上述两种表面活性剂的组合导致双峰分布，具有较小(亚微米级)和较大(微米级)粒径分布的组合。

干/湿形式的亚微米PC分散体的粒径通过如图3中所示的透射电子显微镜(TEM)和如图4中所示的动态光散射实验(DLS)进行分析。

使用Malvern Nanosizer ZS进行动态光散射实验。聚碳酸酯水性分散体样品在具有5％聚碳酸酯水性分散体的一次性比色杯中进行分析，在20℃下用去离子水进一步稀释50％。通过反向散射测定，散射的光的检测角度为173°。Nanosizer ZS使用了4mW He-Ne激光器，工作波长(λ0)为633nm。

动态光散射实验探查了恒定温度下液体悬浮液中颗粒的布朗运动。方程式1表示的斯托克斯-爱因斯坦(Stokes-Einstein)关系关联了流体动力学直径和平移扩散系数。

在方程式1中，D是平移扩散系数，k是玻尔兹曼常数，T是以摄氏度(℃)为单位的温度，且η是液体粘度。

对于动态光散射研究，所有聚碳酸酯水性分散体样品的粒径分布仅由强度粒径分布推导。

实施例1.4相分离分析

分析水性分散体的可见相分离。当聚碳酸酯颗粒附聚或存在明显的水相和有机相时，认为溶液显示出可见的相分离。样品保存于室温下。如表3和表4所示，包括具有不超过4000nm的粒径的颗粒单峰分布的聚碳酸酯颗粒的样品在储存60天后没有表现出相分离。相反，具有双峰分布的聚碳酸酯颗粒或粒径超过4000nm的聚碳酸酯颗粒的水性分散体在储存15天后表现出可见的相分离。

实施例1.4统计分析

通过使用JMP软件产品检验因子设计而进行统计分析，以理解过程参数(关于聚合物浓度，有机物/水比率，表面活性剂浓度，组成等)对分散体质量的影响。帕累托图(图5)显示了每种影响作为其标准化影响量度的统计显著性。过程参数的实例有：

·低聚合物浓度；

·低有机物/水比率；

·表面活性剂浓度；和

·阴离子/非离子表面活性剂比率。

实施例1.5由分散体形成膜

最小成膜温度梯度平板(MFFT)用于分析粒径对水性PC分散体的成膜行为的影响。在乳液体系中，当聚合物颗粒凝聚时会形成完整的膜，这确保了聚合物链在颗粒边界上的有效扩散，从而确保生产性能增强的膜。

据观察，与微米化的水性分散体相比，亚微米尺度的PC水性分散体具有较低的MFFT值。这可能是由于水塑化程度的差异所致。水会将更小的粒径塑化至更高程度(高的表面/体积比)，从而使成膜更容易。然而，在膜连续性方面观察到挑战；如在纳米尺度PC分散体中生成的，当施加于纤维上时，表现出差的润湿性/形成破损的膜。

阻燃添加剂间苯二酚二苯基磷酸酯(RDP)被确定为PC分散体的凝聚助剂，其可以将MFFT值降低>10℃，而不影响树脂性能(图6)。通过热态轻敲模式原子力显微镜(TM-AFM)研究，也证实了RDP的存在改善了流动性和增塑效果(图7A-7C)。净PC分散体(不含添加剂)在相同温度下表现出颗粒散射，而PC分散体中表面粗糙度值没有变化(图7A)。净PC分散体加热到130℃表现出颗粒散射，显示出表面粗糙度为0.05微米(图7B)。当在130℃下加热时，具有15wt％RDP的PC表现出膜形成，以及表面粗糙度降低(0.06微米至0.012微米)(图7C)，部分表明聚碳酸酯的均匀分布。

实施例2：制备水性聚合物分散体

过程/方案：图8是整个上浆过程的流程图。根据实施例1.1制备浓度为3.5wt％、2.5wt％、2.1wt％和1.6wt％的聚碳酸酯分散体。阻燃添加剂间苯二酚二苯基磷酸酯(RDP)被确定为PC分散体的凝聚助剂，将其引入到如此获得的水性聚碳酸酯分散体中。加入的RDP可以为上浆水性分散体的15wt％。

实施例3：上浆过程和上浆的碳纤维丝束的表征

目的：实施例3示出了本发明的一个实施方式，其中使用了在实施例2描述下制备的水性聚碳酸酯分散体制备聚碳酸酯上浆的碳纤维丝束。该实施例进一步证实除了VOC浓度低之外，优异的碳纤维丝束上的浆料含量的均匀性。

使用的材料：由美国Izumi International制造的纤维上浆线是定制设计的。

过程/方案：在实施例2的描述下，制备浓度为3.5wt％、2.5wt％、2.1wt％、1.6wt％的聚碳酸酯分散体。将碳纤维丝束从线轴上解绕，随后使用散布器单元散布而以线速度1m/min产生散布的碳纤维。使散布的碳纤维以1m/min的线速度通过含有水性聚碳酸酯浆料分散体的上浆浴，并获得上浆的碳纤维。在该实验期间，上浆分散体用搅拌器连续搅拌均化。然后使上浆的碳纤维通过加热器干燥以得到上浆的碳纤维丝束。上浆的碳纤维可以通过轧辊，在轧辊中去除过量的浆料溶液。随后将上浆的碳纤维丝束卷绕于卷绕机上，以用于制造复合材料产品。使用顶空气相色谱法定量上浆的碳纤维丝束中的二氯甲烷(DCM)含量。使用火焰电离检测器(FID)定量二氯甲烷。对每组对照重复该过程，以制备上浆的碳纤维丝束用于进一步分析。

操作参数：上浆处理参数如下所示。

结果：实验结果公开如下：

如基于以上表6的实验结果观察的，与用不具有增塑剂组分的聚碳酸酯水性浆料分散体制备的相应的碳纤维丝束相比，用本发明的含有增塑剂组分RDP的聚碳酸酯水性分散体上浆的碳纤维丝束具有较低的浆料含量的变异系数。与使用常规的无RDP的聚碳酸酯水性分散体制备的碳纤维丝束的浆料含量相比，在本发明的本实施方式中产生的上浆的碳纤维丝束的浆料含量的变异系数低至少33％。因此表明所开发的碳纤维丝束的浆料含量更加均匀。此外，用包含RDP作为增塑剂组分的聚碳酸酯水性分散体制备的本发明本实施方式的上浆碳纤维丝束具有显著较低的VOC含量。如所观察的，在本发明的本实施方式中生成的上浆的碳纤维丝束的VOC浓度比用常规聚碳酸酯在DCM中的分散体制备的聚碳酸酯上浆的碳纤维丝束低至少95％。

来自作为本发明实施方式的实施例3的结果表明，与常规的聚碳酸酯上浆的碳纤维丝束相比，本发明的聚碳酸酯上浆的碳纤维丝束在浆料含量方面具有优异的均匀性，并且VOC浓度低。图9和图10提供了上浆碳纤维丝束中变异系数和VOC浓度降低的图示。如所示的，上浆的碳纤维丝束符合具有低VOC浓度且具有确定浆料含量均匀性的优异浆料含量的要求。

已经采用的术语和表达用作描述性而非限制性的术语，并且并非旨在使用这样的术语和表达排除所示和描述的特征或其部分的任何等同形式，但应当认识到的是，在本公开的实施方式范围内，各种修改是可能的。因此，应该理解的是，本公开尽管已经通过具体实施方式和可选特征进行专门公开，但本领域普通技术人员可以对本文公开的概念进行修改和变型，并且这些修改和变型都被认为处于本公开的实施方式的范围内。

在整个文档中，以范围格式表示的值应该以灵活的方式解释，而不仅包括明确列举为范围极限的数值，而且还包括范围内涵盖的所有各个数值或子范围，如同每个数值和子范围都被明确叙述一样。例如，“约0.1％至5％”的范围或“约0.1％至5％”应该解释为不仅包括0.1％至5％，而且包括各个值(例如1％，2％，3％和4％)以及所指定范围内的子范围(例如0.1％至0.5％，1.1％至2.2％，3.3％至4.4％)。除非另有说明，否则“约X至Y”的表述具有与“约X至Y”的相同含义。同样，除非另外指出，否则表述“约X，Y或Z”具有与“约X，Y或Z”相同的含义。

组合物、方法和制品可以可替代地包含本文公开的任何合适的材料、步骤或组分，由其或基本上由其构成。组合物、方法和制品可以另外或可替代地配制为不含或基本上不含对于实现组合物、方法和制品的功能或目的非所需的任何材料(或物质)、步骤或组分。

在本文中，除非上下文另外明确指出，否则术语“一个”、“一种”或“该”用于包括一个或多个。除非另有说明，否则术语“或”用于表示非排他性的“或”。表述“A和B中的至少一种”与“A，B或A和B”具有相同的含义。另外，应当理解的是，本文中采用而未另外定义的措词或术语是用于仅出于描述的目的，而非限制性的。小节标题的任何使用均旨在帮助阅读文档，而不应该理解为限制性的；与小节标题相关的信息可能发生于该具体小节之内或之外。

在本文描述的方法中，行为可以以任何顺序执行，而不背离本公开的原理，除非明确地陈述了时间或操作顺序。此外，指定的行为可以同时执行，除非明确的声明语言陈述了它们是分开执行的。例如，可以在单个操作中同时执行要求保护的X行为和要求保护的Y行为，并且所产生的过程将都落入要求保护的过程的字面范围内。

除非本文中有相反的规定，否则所有测试标准，包括ISO和ASTM，都是截至2017年8月1日生效的最新标准。

所有引用的专利、专利申请和其他参考文献均通过引用以其整体结合于本文中。然而，如果本申请中的术语与引入的参考文献中的术语矛盾或冲突，则本申请中的术语优先于所引入的参考文献中的冲突术语。

如本文所用，术语“基本上”是指其绝大部分，或主要地，如至少50％，60％，70％，80％，90％，95％，96％，97％，98％，99％，99.5％，99.9％，99.99％，或至少99.999％或更高，或100％。

如本文所用，术语“溶剂”是指可以溶解固体、液体或气体的液体。溶剂的非限制性实例是硅酮、有机化合物、水、醇、离子液体和超临界流体。

如本文所用，术语“聚合物”是指具有至少一个重复单元的分子，并且可以包括共聚物。

本文描述的聚合物可以以任何合适的方式终止。在一些实施方式中，聚合物可以以独立地选自合适的聚合引发剂，-H，-OH，被0、1、2或3个独立地选自-O-、取代或未取代的-NH-和-S-的基团中断的取代或未取代的(C₁-C₂₀)烃基(例如，(C₁-C₁₀)烷基或(C₆-C₂₀芳基)，聚(取代或未取代的(C₁-C₂₀)烃氧基)和聚(取代或未取代的(C₁-C₂₀)烃基氨基)的端基封端。

与如本文中定义的分子或有机基团结合使用的术语“取代的”是指其中包含的一个或多个氢原子被一个或多个非氢原子取代的状态。如本文所用，术语“官能团”或“取代基”是指可以被取代或取代于分子上或有机基团上的基团。取代基或官能团的实例包括，但不限于，卤素(例如，F，Cl，Br和I)；或氧原子。可以与取代的碳(或其他)原子键合的取代基的非限制性实例包括F，Cl，Br，I，OR，OC(O)N(R)₂，CN，NO，NO₂，ONO₂，叠氮基，CF₃，OCF₃，R，O(氧代)，S(硫代)，C(O)，S(O)，亚甲二氧基，亚乙二氧基，N(R)₂，SR，SOR，SO₂R，SO₂N(R)₂，SO₃R，C(O)R，C(O)C(O)R，C(O)CH₂C(O)R，C(S)R，C(O)OR，OC(O)R，C(O)N(R)₂，OC(O)N(R)₂，C(S)N(R)₂，(CH₂)_0-2N(R)C(O)R，(CH₂)_0-2N(R)N(R)₂，N(R)N(R)C(O)R，N(R)N(R)C(O)OR，N(R)N(R)CON(R)₂，N(R)SO₂R，N(R)SO₂N(R)₂，N(R)C(O)OR，N(R)C(O)R，N(R)C(S)R，N(R)C(O)N(R)₂，N(R)C(S)N(R)₂，N(COR)COR，N(OR)R，C(＝NH)N(R)₂，C(O)N(OR)R和C(＝NOR)R，其中R可以是氢或碳-基部分；例如，R可以是氢，(C₁-C₄₀)烃基，烷基，芳基，或其中与氮原子或相邻的多个氮原子键合的两个R基团可以与氮原子或多个氮原子一起形成杂环基。

如本文所用，术语“烷基”是指具有1至40个碳原子、1至20个碳原子、1至12个碳或在一些实施方式中1至8个碳原子的直链和支链烷基和环烷基。直链烷基的实例包括具有1至8个碳原子的烷基，如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基和正辛基。支链烷基的实例包括，但不限于，异丙基，异丁基，仲丁基，叔丁基，新戊基，异戊基和2,2-二甲基丙基。正如本文所用，术语“烷基”涵盖正烷基、异烷基和前异烷基以及烷基的其他支链形式。代表性的取代烷基可以被本文列出的任何基团，例如，氨基、羟基、氰基、羧基、硝基、硫代、烷氧基和卤素取代一次或多次。

如本文所用，术语“芳基”是指在环中不包含杂原子的环状芳族烃基。因此，芳基包括，但不限于，苯基，薁基(azulenyl)，庚搭烯基(heptalenyl)、联苯基、引达省基(indacenyl)，芴基，菲基，三联苯基，芘基，并四苯基，

基，亚联苯基(Biphenylenyl)，蒽基和萘基。在一些实施方式中，芳基在基团的环部分中包含6至14个碳。正如本文中定义，芳基可以是未取代的或取代的。代表性的取代芳基可以被单取代或取代一次以上，如但不限于，在苯基环的2-、3-、4-、5-或6-位的任何一个或多个位置被取代的苯基，或在其2至8位的任何一个或多个位置被取代的萘基。

如本文所用，术语“阴离子表面活性剂”是指具有在组合物的pH下是阴离子的连接基团的阴离子型表面活性剂和两性离子或两性表面活性剂，或其组合。

组分的总量总是总计为100wt％。因此，水性分散体的各组分总计100wt％。

如本文所用，术语“D₉₀”是指通过动态光散射图的分析所确定的在90％的颗粒累积分布下的粒径值。例如，如果D₉₀＝X nm，则90％的颗粒具有X nm或更小的直径。

如本文所用，术语“D₉₈”是指通过动态光散射图的分析确定的在98％的颗粒累积分布下的粒径值。例如，如果D₉₈＝X nm，则98％的颗粒具有X nm或更小的直径。

如本文所用，术语“乳液”是指至少两种不混溶的液体的非均质体系。

如本文所用，术语“分散体”是指包括固体颗粒的悬浮液。

术语“束”是指包括以线轴形式捆束在一起的几千根单独的碳纤维丝的碳纤维束，其可以被传输和处理以进行进一步加工处理。

术语“生产线速度”是指绕线筒或线轴或辊旋转或运行用于拉动碳纤维丝以上浆或散布的速度。

术语“增塑剂”是指有助于上浆组合物的聚合物颗粒凝聚而在增强碳纤维上形成均匀的上浆并且有助于降低形成上浆的最小成膜温度(MFFT)的化合物。

最小成膜温度(MFFT)是在碳纤维表面上进行浆料均匀凝聚所需的温度。

术语“悬垂性”或“悬垂”是指上浆的纤维在绕线筒或辊上的柔韧、性或弯折能力。

术语“碳纤维丝束”是指未上浆的碳纤维丝的束。

术语“上浆的碳纤维”是指在上浆浴中浸涂碳纤维并随后干燥之后在碳纤维表面上具有聚合物涂层的碳纤维丝的束。

术语“浆料含量”是指上浆程度或沉积于碳纤维丝束表面上的浆料或涂层的量，以未上浆碳纤维丝束的重量百分比表示。

术语“挥发性有机化合物”或“VOC”是指具有低沸点，优选低于水的低沸点并通常用于溶解聚合物树脂的有机溶剂。

术语“基本上不含挥发性有机化合物”是指挥发性有机化合物的浓度小于10ppm。

术语“绕线筒”或“线轴”是指包括缠绕于芯/支撑物上的碳纤维粗纱的单个包装。

术语“包裹角”是指拉伸的碳纤维接触辊针的距离，以度为单位。

术语“ppm”是指以按重量计份每百万表示的物质浓度或在100万份存在该物质的整个系统中的一份物质的浓度。

以下各方面进行提供时，其编号不应该解释为指定重要性级别：

方面1提供了一种水性分散体，包含：多个颗粒，每个颗粒包含聚碳酸酯组分，其中单个颗粒具有300至4000nm范围内的D₉₀；增塑剂组分；和表面活性剂组分。

方面2提供了方面1的水性分散体，其中颗粒在水性分散体的5wt％至分散体的90wt％范围内。

方面3提供了方面1至2中任一项的水性分散体，其中颗粒在水性分散体的20wt％至分散体的80wt％范围内。

方面4提供了方面1至3中任一项的水性分散体，其中聚碳酸酯组分在每个颗粒的50wt％至100wt％范围内。

方面5提供了方面1至4中任一项的水性分散体，其中聚碳酸酯组分在每个颗粒的90wt％至100wt％范围内。

方面6提供了方面1至5中任一项的水性分散体，其中聚碳酸酯组分包括一种或多种聚碳酸酯，其中聚碳酸酯是相同或不同的聚碳酸酯。

方面7提供前述方面中任一项的水性分散体，其中聚碳酸酯组分包含至少一种直链均聚碳酸酯、支化的氰基苯酚封端均聚碳酸酯、包含双酚A碳酸酯单元和包含12至60个碳原子的碳酸双酚酯单元的共聚碳酸酯、聚(芳族碳酸酯)、聚(碳酸酯-硅氧烷)、聚(酯-硅氧烷-碳酸酯)和聚(脂族酯-碳酸酯)。

方面8提供了方面7的水性分散体，其中聚碳酸酯包括选自间苯二酚、2,2-双(4-羟苯基)丙烷、3,3-双(4-羟苯基)苯并吡咯酮、2-苯基-3,3'-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮、3,3-双(4-羟基苯基)-2-苯基异吲哚啉-1-酮、1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷，1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷(异佛尔酮双酚)或它们的混合物的重复单元。

方面9提供前述方面中任一项的水性分散体，其中聚碳酸酯组分包含聚碳酸酯共聚物。

方面10提供了方面9的水性分散体，其中聚碳酸酯选自包含衍生自双酚A碳酸酯单元和2-苯基-3,3'-双(4-羟苯基)苯并吡咯酮碳酸酯单元的重复单元的共聚物，包含碳酸双酚A酯单元和1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷碳酸酯单元的重复单元的共聚物，包含碳酸双酚A酯单元和1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷异佛尔酮双酚碳酸酯单元的共聚物，包含选自双酚A碳酸酯单元和硅氧烷单元的重复单元的共聚物。

方面11提供了方面10的水性分散体，其中聚碳酸酯共聚物的重复单元各自独立地为无规、嵌段或交替构型。

方面12提供前述方面中任一项的水性分散体，其中多个颗粒中的单个颗粒具有300至4000nm范围内的D₉₀，优选300至1000nm范围内的D₉₀，或300至600nm范围内的D₉₀，优选颗粒具有340至345nm的D₉₈，例如，342nm的D₉₈。

方面13提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中颗粒具有500至600nm范围内的D₉₀。

方面14提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中水性分散体在大于1个月，优选大于12个月的时间段内基本上没有多个颗粒与表面活性剂组分之间的相分离。

方面15提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中颗粒具有单峰粒径分布。

方面16提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中颗粒具有基本上球形的形状。

方面17提供前述方面中任一项的水性分散体，其中颗粒基本上没有边缘。

方面18提供了方面1至14中任一项的水性分散体，其中颗粒具有双峰粒径分布。

方面19提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中颗粒具有亚微米直径。

方面20提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中增塑剂组分处于水性分散体的1wt％至20wt％的范围内，优选其中水性分散体包含1wt％至30wt％表面活性剂组分，并且其中水性分散体中的总重量百分比为100wt％。

方面21提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中增塑剂组分处于水性分散体的13wt％至16wt％的范围内。

方面22提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中增塑剂组分包含两种或更多种增塑剂。

方面23提供了方面22的水性分散体，其中增塑剂中的一种在增塑剂组分的50wt％至100wt％范围内。

方面24提供了方面22的水性分散体，其中增塑剂中的一种在增塑剂组分的90wt％至100wt％范围内。

方面25提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中增塑剂包括选自脂族单烷基酯、芳族单烷基酯、脂族聚烷基酯、芳族聚烷基酯、脂族醇的聚烷基酯、膦酸聚烷基酯、脂族聚(烷氧基化)酯、芳族聚(烷氧基化)酯、脂族醇的聚(烷氧基化)醚、苯酚的聚(烷氧基化)醚或它们的混合物的物质。

方面26提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中增塑剂包括选自有机磷化合物、卤化化合物、金属氢氧化物或它们的混合物的材料。

方面27提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中增塑剂包含选自磷酸三乙酯、磷酸三(2-氯丙基)酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯甲酚酯、间苯二酚二苯基磷酸酯、间苯二酚二磷酸酯、亚磷酸三烷基酯、亚磷酸三芳基酯、混合亚磷酸烷基-芳基酯、膦酸二乙基乙基酯、膦酸二甲基甲酯、三聚氰胺多磷酸酯、多磷酸铵、三(次膦酸二乙酯)铝或它们的混合物的有机磷化合物。

方面28提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中增塑剂包括间苯二酚二苯基磷酸酯，优选地增塑剂由间苯二酚二苯基磷酸酯组成。

方面29提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中增塑剂包含选自氯菌酸衍生物、氯化石蜡烃的卤代化合物；有机溴，十溴二苯醚，十溴二苯乙烷，聚合的溴化化合物，溴化的聚苯乙烯，溴化的碳酸酯低聚物，溴化的环氧低聚物，四溴邻苯二甲酸酐或它们的混合物。

方面30提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中增塑剂包含选自氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钴、它们的水合物或它们的混合物的金属氢氧化物。

方面31提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中水性分散体的最低成膜温度在100至180℃范围内

方面32提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中水性分散体的最低成膜温度在165至180℃范围内。

方面33提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中该水性分散体的最低成膜温度比不含增塑剂组分的相应水性分散体低10至50℃的范围。

方面34提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中增塑剂是间苯二酚二苯基磷酸酯。

方面35提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中表面活性剂组分在水性分散体的1wt％至20wt％范围内。

方面36提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中表面活性剂组分在水性分散体的5wt％至15wt％范围内。

方面37提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中表面活性剂组分包含两种或更多种表面活性剂。

方面38提供了方面37的水性分散体，其中，当存在两种或更多种表面活性剂时，表面活性剂中的一种占表面活性剂组分的50wt％至100wt％。

方面39提供了方面38的水性分散体，其中表面活性剂中的一种占表面活性剂组分的90wt％至100wt％。

方面40提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中表面活性剂包含阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的至少一种。

方面41提供了方面40的水性分散体，其中表面活性剂包含硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、乙醇酸乙氧基化物4-叔丁基苯基醚、乙醇酸乙氧基化物月桂基醚、乙醇酸乙氧基化物4-壬基苯基醚、聚(乙二醇)4-壬基苯基3-磺基丙基醚钾盐、二辛基磺基琥珀酸钠或它们的混合物中的至少一种阴离子表面活性剂。

方面42提供了前述方面中任一项的水性分散体，其中表面活性剂包含聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)、聚(乙二醇)脱水山梨糖醇四油酸酯、聚乙烯-嵌段-聚(乙二醇)、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯或它们的混合物中的至少一种非离子表面活性剂。

方面43提供了前述方面中任一项的水性分散体，还包含溶剂组分。

方面44提供了方面43的水性分散体，其中溶剂组分的溶剂选自二氯甲烷，氯仿，二甲基甲酰胺，硫酸二甲酯，四氢呋喃，或它们的混合物。

方面45提供了前述方面中任一项的水性分散体，还包含包括粒状填料、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外光稳定剂、UV吸收添加剂、NIR吸收添加剂、IR吸收添加剂、增塑剂、润滑剂、脱模剂、抗静电剂、防雾剂、抗微生物剂、着色剂、激光标记添加剂、表面效果添加剂、辐射稳定剂、阻燃剂、防滴剂、香料、纤维或它们的混合物的添加剂。

方面46提供了前述方面中任一项的水性分散体，还包含包括未改性的气相法金属氧化物、疏水性气相法金属氧化物、亲水性气相法金属氧化物、水化二氧化硅、无定形氧化铝、玻璃状硅石、玻璃状磷酸盐、玻璃状硼酸盐、玻璃状氧化物、二氧化钛、滑石粉、云母、高岭土、绿坡缕石、硅酸钙、硅酸镁或它们的混合物的助流剂。

方面47提供了由前述方面中任一项的水性分散体生产的制品，其包含：多个颗粒，每个颗粒包含聚碳酸酯组分，其中单个颗粒具有300至4000nm范围内的D₉₀；增塑剂组分；和表面活性剂组分。

方面48提供了方面47的制品，其中制品是浆料，膜，粉末，涂层，连接层，粘合剂，复合单向带，三维打印制品或织物。

方面49提供了方面47至48中任一项的制品，其中制品是将金属粘结至含氟聚合物的连接层，粉末涂层，环氧增韧涂层，或纤维上的涂层。

方面50提供了形成方面1至46中任一项的水性分散体的方法，该方法包括：合并有机相和水相以形成第一溶液，有机相包含聚碳酸酯组分和溶剂组分，水相包含水和表面活性剂组分；加热第一溶液以蒸发溶剂并形成第二溶液；混合第一溶液和第二溶液中的至少一种；和将增塑剂组分与第二溶液混合以形成水性分散体。

方面51提供了方面50的方法，其中合并有机相和水相以逐滴的方式进行。

方面52提供了方面50至51中任一项的方法，其中混合在7,000至30,000rpm的剪切下进行

方面53提供了方面50至52中任一项的方法，其中混合在15,000至25,000rpm的剪切下进行

方面54提供了方面50至53中任一项的方法，其中混合在高剪切下进行2至40分钟。

方面55提供了方面50至54中任一项的方法，其中混合在高剪切下进行8至30分钟。

方面56提供了方面50至55中任一项的方法，还包括除去溶剂组分。

方面57提供了方面50至56中任一项的方法，其中去除溶剂组分包括将第二溶液加热至等于或高于溶剂组分的沸点且低于水沸点的温度。

方面58提供了方面50至57中任一项的方法，还包括将第二溶液添加到第二水性组合物中。

方面59提供了方面50至58中任一项的方法，其中表面活性剂组分是阴离子表面活性剂，并且颗粒具有300至400nm范围内的D90。

方面60提供了方面50至59中任一项的方法，其中表面活性剂组分是阴离子表面活性剂，并且颗粒具有342nm的D98。

方面61提供了根据方面50至60中任一项的方法形成的产品。

方面62提供了一种上浆的碳纤维丝束，包含：在碳纤维丝束上的聚碳酸酯浆料，其中聚碳酸酯浆料的挥发性有机化合物的浓度小于10ppm；并且碳纤维丝束的平均浆料含量为至少0.5wt％，且变异系数小于15％。

方面63提供了方面62的上浆的碳纤维丝束，其中浆料含量的变异系数小于11％。

方面64提供了方面62至63中任一项的上浆碳纤维丝束，其中挥发性有机化合物的浓度小于5ppm。

方面65提供了方面62至64中任一项的上浆碳纤维丝束，其中挥发性有机化合物的浓度小于2ppm。

方面66提供了方面62至65中任一项的上浆碳纤维丝束，其中平均浆料含量在碳纤维丝束的0.9wt％至2.4wt％范围内。

方面67提供了方面62至66中任一项的上浆的碳纤维丝束，其中挥发性有机化合物是选自由二氯甲烷、全氯乙烯、甲基叔丁基醚(MTBE)、N-甲基-2-吡咯烷酮、乙酸叔丁酯、二甲基甲酰胺(DMF)、二噁烷、二氯甲烷(DCM)、正烷烃(C12-C18)、碳酸二甲酯、环戊酮、氯仿、甲醛、丙酮、甲苯、二甲苯、苯、己烷、碳酸二苯酯及它们的组合组成的组中的成员。

方面68提供了一种制备方面62至67中任一项的上浆的碳纤维丝束的方法，包括：以至少0.3米/分钟的生产线速度将碳纤维丝束散布于散布器单元上并形成散布的碳纤维；在含有水性聚碳酸酯浆料分散体的上浆浴中对散布的碳纤维上浆并形成上浆的碳纤维；和干燥上浆的碳纤维并获得上浆的碳纤维丝束。

方面69提供了方面68的方法，其中在散布之前，将碳纤维丝束可选地在绕线筒上解绕。

方面70提供了方面68至69中任一项的方法，其中上浆的碳纤维丝束可选地卷绕于线轴上用于进一步处理。

方面71提供了方面68至70中任一项的方法，其中上浆碳纤维在150至300℃范围内的温度下运行的烘箱中干燥。

方面72提供了方面68至71中任一项的方法，其中水性聚碳酸酯浆料分散体包括：聚碳酸酯组分，其包含：多个聚碳酸酯树脂颗粒，其中多个聚碳酸酯树脂颗粒具有表征为具有D₉₀值为300至4000nm范围内的分散体；增塑剂组分；和表面活性剂组分。

方面73提供了方面68至71中任一项的方法，其中水性聚碳酸酯浆料分散体是方面1至46中任一项的水性分散体。

方面74提供了方面72至73中任一项的方法，其中多个聚碳酸酯树脂颗粒以水性聚碳酸酯浆料分散体的0.5wt％至5wt％范围内的浓度存在。

方面75提供了方面72至74中任一项的方法，其中水性聚碳酸酯浆料分散体具有100至180℃范围内的最小成膜温度(MFFT)。

方面76提供了方面72至75中任一项的方法，其中多个聚碳酸酯树脂颗粒具有单峰粒径分布。

方面77提供了方面72至76中任一项的方法，其中增塑剂组分包括选自由酯、有机磷化合物、醚、烃、石蜡烃、磺酰胺、磺酸盐、对苯二甲酸酯、萜烯、偏苯三酸酯及其组合组成的组的成员。

方面78提供了方面72至77中任一项的方法，其中增塑剂组分包括选自由间苯二酚双-(二苯基磷酸酯)(RDP)、磷酸三烷基酯、磷酸三芳基酯、亚磷酸酯、膦酸酯、多磷酸酯、多亚磷酸酯、多膦酸酯、次膦酸酯及它们的组合组成的组的有机磷化合物。

方面79提供了方面72至78中任一项的方法，其中增塑剂组分是间苯二酚双-(二苯基磷酸酯)(RDP)。

方面80提供了方面72至79中任一项的方法，其中增塑剂组分以水性聚碳酸酯浆料分散体的1wt％至20wt％范围内的浓度存在。

方面81提供了方面72至80中任一项的方法，其中表面活性剂组分选自由阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂及它们的共混物组成的组中。

方面82提供了方面72至81中任一项的方法，其中表面活性剂组分以水性聚碳酸酯浆料分散体的1wt％至20wt％范围内的浓度存在。

Claims

1.一种水性分散体，包含：

多个颗粒，每个颗粒包含聚碳酸酯组分，其中单个颗粒具有300nm至4,000nm范围内的D₉₀；

增塑剂组分；和

表面活性剂组分。

2.根据权利要求1所述的水性分散体，其中，所述颗粒以所述水性分散体的50wt％至90wt％的量存在，优选地其中所述水性分散体包含1wt％至20wt％的增塑剂组分，优选地其中所述水性分散体包含1wt％至30wt％的表面活性剂组分，并且其中所述水性分散体中的总重量百分比为100wt％。

3.根据前述权利要求中任一项所述的水性分散体，其中，所述单个颗粒具有300nm至4000nm范围内，优选300nm至600nm范围内，或300nm至400nm范围内的D₉₀，优选地所述颗粒具有340nm至345nm的D₉₈。

4.根据前述权利要求中任一项所述的水性分散体，其中，所述聚碳酸酯组分包含线性均聚碳酸酯、支化的氰基苯酚封端的均聚碳酸酯、包含双酚A碳酸酯单元和含有12至60个碳原子的双酚碳酸酯单元的共聚碳酸酯、聚(芳族酯-碳酸酯)、聚(碳酸酯-硅氧烷)、聚(酯-硅氧烷-碳酸酯)和聚(脂族酯-碳酸酯)中的至少一种。

5.根据前述权利要求中任一项所述的水性分散体，其中，所述水性分散体在大于1个月，优选大于12个月的时间段内基本上没有所述多个颗粒与所述表面活性剂组分之间的相分离。

6.根据前述权利要求中任一项所述的水性分散体，其中，所述增塑剂组分的增塑剂是间苯二酚二苯基磷酸酯。

7.根据前述权利要求中任一项所述的水性分散体，其中，所述表面活性剂组分是阴离子表面活性剂。

8.根据前述权利要求中任一项所述的水性分散体，其中，所述多个颗粒具有单峰尺寸分布。

9.一种由前述权利要求中任一项所述的水性分散体生产的制品。

10.根据权利要求9所述的制品，其中，所述制品是粉末、膜、浆料、涂层、连接层、粘合剂、复合单向带、三维印刷制品或织造纤维制品。

11.一种形成权利要求1至8中任一项所述的水性分散体的方法，所述方法包括：

合并有机相和水相以形成第一溶液，所述有机相包含聚碳酸酯组分和溶剂组分，所述水相包含水和表面活性剂组分；

加热所述第一溶液以蒸发所述溶剂组分；并形成第二溶液；和

将增塑剂组分与所述第二溶液合并以形成所述水性分散体。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括混合所述第一溶液或所述第二溶液中的至少一种，其中所述混合在7,000至30,000rpm的剪切下进行。

13.根据权利要求11至12中任一项所述的方法，其中，加热所述第一溶液包括将所述第一溶液加热至等于或高于所述溶剂组分的沸点且低于水的沸点的温度。

14.一种上浆的碳纤维丝束，包括：

碳纤维丝束上的聚碳酸酯浆料，其中所述聚碳酸酯浆料具有小于10ppm，优选小于5ppm，或小于2ppm的挥发性有机化合物的浓度；和

所述碳纤维丝束的至少0.5wt％的平均浆料含量，并且变异系数小于15％，优选小于11％。

15.根据权利要求14所述的上浆的碳纤维丝束，其中，所述平均浆料含量在所述碳纤维丝束的0.9wt％至2.4wt％的范围内。

16.根据权利要求14至15中任一项所述的上浆的碳纤维丝束，其中，所述挥发性有机化合物是选自由二氯甲烷、全氯乙烯、甲基叔丁基醚(MTBE)、N-甲基-2-吡咯烷酮、乙酸叔丁酯、二甲基甲酰胺(DMF)、二噁烷、二氯甲烷(DCM)、正烷烃(C12-C18)、碳酸二甲酯、环戊酮、氯仿、甲醛、丙酮、甲苯、二甲苯、苯、己烷、碳酸二苯酯或它们的组合组成的组的成员。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的上浆的碳纤维丝束，其中，所述聚碳酸酯浆料由权利要求1至8中任一项所述的水性分散体形成。

18.一种制备权利要求14至17中任一项所述的上浆的碳纤维丝束的方法，包括：

将所述碳纤维丝束以至少0.3米/分钟的生产线速度散布于散布器单元上，并形成散布的碳纤维；

在含有水性聚碳酸酯浆料分散体的上浆浴中将所述散布的碳纤维上浆，并形成上浆的碳纤维；和

干燥所述上浆的碳纤维以获得所述上浆的碳纤维丝束。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述上浆的碳纤维在以150℃至300℃范围内的温度运行的烘箱内干燥。

20.根据权利要求18至19中任一项所述的方法，其中，所述水性聚碳酸酯浆料分散体具有100℃至180℃范围内的最小成膜温度(MFFT)。