CN113463393B - 一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂及其制备方法和应用。所述的上浆剂包括：改性氯化聚丙烯、乳化剂和去离子水；其中，所述改性氯化聚丙烯是由氯化聚丙烯、丙烯酸单体与引发剂反应获得，通过在氯化聚丙烯上接枝丙烯酸单体，取代氯化聚丙烯中的氯的含量，使得改性氯化聚丙烯具有较好的热稳定性；由于改性氯化聚丙烯能够溶于有机溶剂，然后通过乳液溶剂挥发法制得不含有机溶剂的水性改性氯化聚丙烯上浆剂，制备的上浆剂能够有效提高碳纤维/聚丙烯复合材料的界面结合能力；并且可有效解决碳纤维与聚丙烯基体树脂相容性的问题，与碳纤维与聚丙烯复合材料相比，采用本发明上浆剂处理的碳纤维与聚丙烯复合材料力学性能更好。

Description

一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂及其制备方 法和应用
技术领域
本发明属于上浆剂材料领域，具体涉及一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯(PP)是综合性能良好的热塑性合成树脂，具有高效的机械性能、热稳定性和化学稳定性。短切碳纤维(SCF)增强热塑性复合材料是目前受到广泛关注的一类复合材料，具有加工性能好、比强度高、密度低等优点。然而，未经处理的碳纤维表面能较低，呈化学惰性，与树脂的浸润性较差，导致复合材料的界面结合力较弱。
碳纤维表面改性方法多样，包括如热处理、湿化学、电化学处理、化学气相沉积、化学接枝、等离子处理、辐照处理、上浆处理等等。在各类处理方法中，上浆法能避免碳纤维表面受到污染，保护表面基团的活性，同时起到集束、润滑、隔绝空气等作用，增强碳纤维与基体树脂间的界面粘结程度，提髙复合材料界面强度。然而，目前碳纤维生产时使用的上浆剂大部分为热固性上浆剂，主要作用于环氧树脂，热固性上浆剂的热稳定性相对较差，容易发生分解，不满足SCF/PP复合材料的加工条件要求。另外聚丙烯属于非极性聚合物，这也导致SCF/PP复合材料制备时两者之间界面粘结强度差，严重影响碳纤维的增强效果。因此，开发与聚丙烯基体树脂相匹配的上浆剂具有重要的研究意义。
根据上浆剂溶剂的种类，上浆剂可分为溶剂型、乳液型和水性型三种。为符合日趋严格的环保法规，发展水性、无有机溶剂上浆剂已成为该领域的一个重要研究方向。
如何开发出环保型水性上浆剂并且将其用于增强聚丙烯和碳纤维复合材料性能与可适用于炭纸是目前亟需解决的技术难题。
发明内容
为了解决上述技术难题，本发明提供了一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂及其制备方法和应用。
本发明提供的上浆剂在热塑性聚丙烯树脂体系中相容性好，且能够显著提高复合材料的界面性能。
本发明提供了一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂，它是由如下方法步骤制备的：
(1)将改性氯化聚丙烯树脂溶解于溶剂中，充分搅拌，使其完全溶解，形成均匀的混合物溶液；
(2)将乳化剂加入到去离子水中，充分搅拌，然后加入步骤(1)的混合溶液，其中改性氯化聚丙烯树脂、去离子水和乳化剂的质量比为0.5～2:95～99:0.5～3，再在室温条件下采用400～1000W超声剪切处理5～30min后，再采用蒸馏或旋转蒸发回收有机溶剂后获得适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂；
其中步骤(1)所述的改性氯化聚丙烯树脂的结构式如式1所示：
Figure BDA0003204805960000021
式1中：
X：-CH2Cl，
R1：-H或-CH3，
R2：-H、-CH3或-CH2CH3，
n为50～250并且为正整数。
进一步地，步骤(1)所述的溶剂为三氯甲烷或二氯甲烷。
进一步地，步骤(2)所述的乳化剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、EL-10、EL-30、EL-40、EL-60、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯单月桂酸酯、油酸钠、油酸钾、聚醚L系列、吐温系列或OP系列中的一种或任意组合。
本发明还提供了一种改性氯化聚丙烯树脂，它是由如下方法步骤制备的：
(1)将氯化聚丙烯和乙酸丁酯混合加入一个带有机械搅拌棒和回流冷凝器的三口烧瓶，在氮气气氛下进行机械搅拌，升温至60～80℃保持温度直至氯化聚丙烯溶解，再加入丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯与引发剂，再将温度升高到95～115℃，持续反应5～8小时后获得混合物，其中按照质量比进行计算：氯化聚丙烯:丙烯酸:丙烯酸丁酯:甲基丙烯酸甲酯:甲基丙烯酸异冰片酯:引发剂为25～60：5～25：10～30：15～40：5～20：5～15；
(2)将步骤(1)获得的混合物慢慢加入甲醇中获得沉淀物，再将沉淀物经洗涤和真空干燥后获得改性氯化聚丙烯树脂。
进一步地，步骤(1)所述的引发剂为过氧化二异丙苯、过硫酸铵、过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈中的一种或两种。
进一步地，步骤(2)所述的洗涤溶剂为丙酮或甲醇；真空干燥温度60～100℃。
本发明还提供了一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂在碳纤维和聚丙烯复合材料领域上的应用，将未上浆的碳纤维在水性改性氯化聚丙烯上浆剂中浸渍走丝获得改性氯化聚丙烯上浆处理后的碳纤维，速度为10～30m/min，再在100～150℃下干燥后将上浆处理后的碳纤维切短为6mm每段，按照质量百分数计，将上浆处理后的碳纤维10～30％和聚丙烯树脂70～90％混合在200～250℃加热并搅拌10～20min，其中搅拌速率为60rpm，再出料切粒，获得上浆剂处理后的碳纤维与聚丙烯树脂复合材料。
本发明的有益效果：
本发明提供的适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂以改性氯化聚丙烯树脂为主浆料，由于改性树脂与聚丙烯树脂结构相似，制备的上浆剂有效解决了与聚丙烯基体树脂相容性的问题，在氯化聚丙烯上接枝丙烯酸单体，取代氯化聚丙烯中的氯的含量，使其改性树脂的热稳定提升，由于改性树脂与氯化聚丙烯结构相似，能够溶于有机溶剂，最终通过乳液溶剂挥发法获得水性上浆剂；上浆剂中不包含有机溶剂，还能够有效提高碳纤维/聚丙烯复合材料的界面性能。
本发明所用的方法简单、经济、易操作，易于重复实现，环境友好，具备良好的工业化前景。
附图说明
以下以结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例1中改性氯化聚丙烯树脂的红外光谱图；
图2为本发明实施例1中改性氯化聚丙烯树脂的TGA图；
图3为本发明实施例1-4获得的水性改性氯化聚丙烯上浆剂的粒径分布图；
图4(a)为本发明实施例1为未上浆的碳纤维扫描电镜图；图4(b)为采用水性改性氯化聚丙烯上浆剂上浆后的碳纤维扫描电镜图；
图5为本发明实施例3获得的水性改性氯化聚丙烯上浆剂储存5个月后的实物图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
对比例1
将未上浆处理的碳纤维切短为6mm每段，按照质量比1：9将碳纤维与聚丙烯树脂混合在210℃加热并搅拌15min，其中搅拌速率为60rpm，再出料切粒，获得碳纤维与聚丙烯树脂复合材料。拉伸测试及弯曲测试样条通过注塑制得，经万能试验机测试得复合材料拉伸强度为25.6MPa，弯曲强度为28.5Mpa。具体如表3所示。
实施例1
水性改性氯化聚丙烯上浆剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性氯化聚丙烯树脂的制备：
将40g氯化聚丙烯与140ml乙酸丁酯混合并加入带有机械搅拌棒和回流冷凝器的三口烧瓶，在氮气气氛下进行机械搅拌，升温至70℃使得氯化聚丙烯溶解后获得混合物溶液；再将12g丙烯酸、12g丙烯酸丁酯、24g甲基丙烯酸甲酯、8g甲基丙烯酸异冰片酯和8g过氧化苯甲酰加入混合物溶液，再升温至110℃反应6小后获得混合物，再将混合物加入甲醇获得沉淀物，将沉淀物经丙酮溶液洗涤后，在70℃的真空炉中干燥后获得改性氯化聚丙烯树脂，其红外光谱如附图1所示。
所述的改性氯化聚丙烯树脂的结构式如式1所示：
Figure BDA0003204805960000041
其中：
X:-CH2Cl，
R1:-H，
R2:-CH2CH3，
n为100，式1；
(2)将5g步骤(1)获得的改性氯化聚丙烯树脂溶解于二氯甲烷中，充分搅拌，使其完全溶解，获得均匀改性氯化聚丙烯溶液；
(3)将5g十二烷基磺酸钠加入到990mL去离子水中，充分搅拌，再加入步骤(2)的改性氯化聚丙烯溶液，在室温下，采用超声剪切处理5min后获得水性改性氯化聚丙烯上浆剂，功率为400W。
将未上浆的碳纤维在实施例1制备得到的上浆剂中浸渍走丝获得改性氯化聚丙烯上浆处理后的碳纤维，速度为15m/min，再在120℃下干燥后将上浆处理后的碳纤维切短为6mm每段，按照质量比1:9将上浆处理后的碳纤维与聚丙烯树脂混合在210℃加热并搅拌15min，其中搅拌速率为60rpm，再出料切粒，获得上浆剂处理后的碳纤维与聚丙烯树脂复合材料，其中上浆剂在碳纤维与聚丙烯树脂复合材料中的质量比为0.5％。
实施例1步骤(1)中获得的改性氯化聚丙烯树脂的红外光谱图如附图1所示；步骤(3)中获得的水性改性氯化聚丙烯上浆剂的粒径为117.0nm，如附图3所示。
拉伸测试及弯曲测试样条通过注塑制得，经万能试验机测试获得复合材料拉伸强度为29.1MPa，弯曲强度为30.6MPa。具体如表3所示。结果表明上浆处理后的复合材料力学性能比未上浆处理后的复合材料有明显提升。
附图4(a)为本发明实施例1采用的未上浆的碳纤维与附图4(b)为采用水性改性氯化聚丙烯上浆剂上浆后碳纤维的扫描电镜图对比照片，可以看出在碳纤维表面涂覆上水性改性氯化聚丙烯上浆剂后，有一层均匀的改性氯化聚丙烯树脂薄膜附着在碳纤维表面且碳纤维表面沟槽变浅，表面沟槽变浅弥补了碳纤维在制备过程中由于湿法纺丝所造成的表面缺陷。
表1为未上浆的碳纤维、商用碳纤维与用实施例1水性改性氯化聚丙烯上浆剂上浆后的碳纤维毛丝量的对比数据，与采用环氧树脂作为上浆剂的商用碳纤维相比，在上浆剂用量减少的情况下，本发明上浆处理后的毛丝量明显少于商用碳纤维。表2为本发明实施例1获得的未上浆的碳纤维与采用水性改性氯化聚丙烯上浆剂上浆后碳纤维的接触角数据，可以得出：在碳纤维表面涂覆水性改性氯化聚丙烯上浆剂后，碳纤维的润湿性能明显提高；
表1未上浆的碳纤维、商用碳纤维与用水性改性氯化聚丙烯上浆剂上浆后的碳纤维毛丝量的对比数据
Figure BDA0003204805960000061
表2未上浆的碳纤维与用水性改性氯化聚丙烯上浆剂上浆后的碳纤维接触角
Figure BDA0003204805960000062
实施例2
水性改性氯化聚丙烯上浆剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性氯化聚丙烯树脂的制备：
将30g氯化聚丙烯与125ml乙酸丁酯混合并加入带有机械搅拌棒和回流冷凝器的三口烧瓶，在氮气气氛下进行机械搅拌，升温至65℃使得氯化聚丙烯溶解后获得混合物溶液；再将10g丙烯酸、10g丙烯酸丁酯、18g甲基丙烯酸甲酯、6g甲基丙烯酸异冰片酯和5g过氧化苯甲酰加入混合物溶液，再升温至95℃反应6小时获得混合物，再将混合物加入甲醇获得沉淀物，将沉淀物经丙酮溶液洗涤后，在60℃的真空炉中干燥后获得改性氯化聚丙烯树脂。
所述的改性氯化聚丙烯树脂的结构式如式2所示：
Figure BDA0003204805960000071
其中：
X：-CH2Cl，
R1：-H，
R2：-CH3，
n为55，
式2；
(2)将10g步骤(1)获得的改性氯化聚丙烯树脂溶解于二氯甲烷中，充分搅拌，使其完全溶解，获得均匀改性氯化聚丙烯溶液；
(3)将5g十二烷基磺酸钠加入到985mL去离子水中，充分搅拌，再加入步骤(2)的改性氯化聚丙烯溶液，在室温下，采用超声剪切处理5min后获得水性改性氯化聚丙烯上浆剂，功率为700W。
将未上浆的碳纤维在实施例2制备得到的上浆剂中浸渍走丝，速度为15m/min，再在100℃下干燥后将改性氯化聚丙烯上浆剂上浆处理后的碳纤维切短为6mm每段，按照质量比1:9将上浆处理后的碳纤维与聚丙烯树脂混合在215℃加热并搅拌15min，其中搅拌速率为60rpm，再出料切粒，获得碳纤维与聚丙烯树脂复合材料，其中上浆剂在碳纤维与聚丙烯树脂复合材料中的质量比为1％。
实施例2步骤(1)中获得的水性改性氯化聚丙烯树脂的热失重曲线图如附图2所示，可以看出水性改性氯化聚丙烯树脂质量损失为5％时的温度为237℃，证明了本发明制备的水性改性氯化聚丙烯上浆剂具有良好的耐热性。步骤(3)中获得的水性改性氯化聚丙烯上浆剂的粒径为109.8nm，如附图3所示。拉伸测试及弯曲测试样条通过注塑制得，经万能试验机测试得复合材料拉伸强度为35.6MPa，弯曲强度为39.1MPa。具体如表3所示。结果表明上浆处理后的复合材料力学性能比未上浆处理后的复合材料有明显提升。
实施例3
水性改性氯化聚丙烯上浆剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性氯化聚丙烯树脂的制备：
将45g氯化聚丙烯与145ml乙酸丁酯混合并加入带有机械搅拌棒和回流冷凝器的三口烧瓶，在氮气气氛下进行机械搅拌，升温至75℃使得氯化聚丙烯溶解后获得混合物溶液；再将15g丙烯酸、15g丙烯酸丁酯、28g甲基丙烯酸甲酯、12g甲基丙烯酸异冰片酯和10g过氧化苯甲酰加入混合物溶液，再升温至115℃反应7小时后获得混合物，再将混合物加入甲醇获得沉淀物，将沉淀物经丙酮溶液洗涤后，在65℃的真空炉中干燥后获得改性氯化聚丙烯树脂。
所述的改性氯化聚丙烯树脂的结构式如式3所示：
Figure BDA0003204805960000081
其中：
X：-CH2Cl，
R1：-H，
R2：-H，
n为150，
式3；
(2)将15g步骤(1)获得的改性氯化聚丙烯树脂溶解于二氯甲烷中，充分搅拌，使其完全溶解，获得均匀改性氯化聚丙烯溶液；
(3)将5g十二烷基磺酸钠加入到980mL去离子水中，充分搅拌，再加入步骤(2)的改性氯化聚丙烯溶液，在室温下，采用超声剪切处理25min后获得水性改性氯化聚丙烯上浆剂，功率为700W。
将未上浆的碳纤维在实施例3制备得到的上浆剂中浸渍走丝，速度为15m/min，再在130℃下干燥后将改性氯化聚丙烯上浆处理后的碳纤维切短为6mm每段，按照质量比1:9将上浆处理后的碳纤维与聚丙烯树脂混合在220℃加热并搅拌15min，其中搅拌速率为60rpm，再出料切粒，获得碳纤维与聚丙烯树脂复合材料，其中上浆剂在碳纤维与聚丙烯树脂复合材料中的质量比为1.5％。
实施例3步骤(3)中获得的水性改性氯化聚丙烯上浆剂的粒径为175.3nm，如附图3所示。拉伸测试及弯曲测试样条通过注塑制得，经万能试验机测试得复合材料拉伸强度为30.8MPa，弯曲强度为32.2MPa。具体如表3所示。结果表明上浆处理后的复合材料力学性能比未上浆处理后的复合材料有明显提升。
附图5为本发明实施例3中得到的用水性改性氯化聚丙烯上浆剂储存5个月后的实物图，可观察并无肉眼可见的沉淀，表明该上浆剂具有良好的储存稳定性。
实施例4
水性改性氯化聚丙烯上浆剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性氯化聚丙烯树脂的制备：
将50g氯化聚丙烯与150ml乙酸丁酯混合并加入带有机械搅拌棒和回流冷凝器的三口烧瓶，在氮气气氛下进行机械搅拌，升温至80℃使得氯化聚丙烯溶解后获得混合物溶液；再将18g丙烯酸、18g丙烯酸丁酯、30g甲基丙烯酸甲酯、15g甲基丙烯酸异冰片酯和12g过氧化苯甲酰加入混合物溶液，再升温至105℃反应6小时后获得混合物，再将混合物加入甲醇获得沉淀物，将沉淀物经丙酮溶液洗涤后，在70℃的真空炉中干燥后获得改性氯化聚丙烯树脂。
所述的改性氯化聚丙烯树脂的结构式如式4所示：
Figure BDA0003204805960000091
其中：
X：-CH2Cl，
R1：-CH3，
R2：-H，
n为225，
式4；
(2)将20g步骤(1)获得的改性氯化聚丙烯树脂溶解于二氯甲烷中，充分搅拌，使其完全溶解，获得均匀改性氯化聚丙烯溶液；
(3)将5g十二烷基磺酸钠加入到975mL去离子水中，充分搅拌，再加入步骤(2)的改性氯化聚丙烯溶液，在室温下，采用超声剪切处理10min后获得水性改性氯化聚丙烯上浆剂，功率为700W。
将未上浆的碳纤维在实施例4制备得到的上浆剂中浸渍走丝，速度为15m/min，再在115℃下干燥后将水性改性氯化聚丙烯上浆处理后的碳纤维切短为6mm每段，按照质量比1:9将上浆处理后的碳纤维与聚丙烯树脂混合在230℃加热并搅拌15min，其中搅拌速率为60rpm，再出料切粒，获得碳纤维与聚丙烯树脂复合材料，其中上浆剂在碳纤维与聚丙烯树脂复合材料中的质量比为2％。
实施例4步骤(3)中获得的水性改性氯化聚丙烯上浆剂的粒径为187.5nm，如附图3所示。拉伸测试及弯曲测试样条通过注塑制得，经万能试验机测试得复合材料拉伸强度为28.9MPa，弯曲强度为31.6MPa。具体如表3所示。结果表明上浆处理后的复合材料力学性能比未上浆处理后的复合材料有明显提升。
表3对比例1和实施例1-4获得的复合材料力学性能对比情况
Figure BDA0003204805960000101
表3的结果说明：与未上浆碳纤维与聚丙烯树脂复合材料相比，本发明上浆剂制备得到的碳纤维与聚丙烯树脂复合材料的力学性能有明显提升。
实施例5
水性改性氯化聚丙烯上浆剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性氯化聚丙烯树脂的制备：
将55g氯化聚丙烯与155ml乙酸丁酯混合并加入带有机械搅拌棒和回流冷凝器的三口烧瓶，在氮气气氛下进行机械搅拌，升温至75℃使得氯化聚丙烯溶解后获得混合物溶液；再将20g丙烯酸、25g丙烯酸丁酯、35g甲基丙烯酸甲酯、18g甲基丙烯酸异冰片酯和15g过氧化苯甲酰加入混合物溶液，再升温至105℃反应7小时后获得混合物，再将混合物加入甲醇获得沉淀物，将沉淀物经丙酮溶液洗涤后，在65℃的真空炉中干燥后获得改性氯化聚丙烯树脂。
所述的改性氯化聚丙烯树脂的结构式如式5所示：
Figure BDA0003204805960000111
其中：
X：-CH2Cl，
R1：-CH3，
R2：-CH3，
n为200，
式5；
(2)将12g步骤(1)获得的改性氯化聚丙烯树脂溶解于二氯甲烷中，充分搅拌，使其完全溶解，获得均匀改性氯化聚丙烯溶液；
(3)将8g十二烷基磺酸钠加入到980mL去离子水中，充分搅拌，再加入步骤(2)的改性氯化聚丙烯溶液，在室温下，采用超声剪切处理20min后获得水性改性氯化聚丙烯上浆剂，功率为600W。
将未上浆的碳纤维在实施例5制备得到的上浆剂中浸渍走丝，速度为15m/min，再在110℃下干燥后将水性改性氯化聚丙烯上浆处理后的碳纤维切短为6mm每段，按照质量比2：8将上浆处理后的碳纤维与聚丙烯树脂混合在220℃加热并搅拌20min，其中搅拌速率为60rpm，再出料切粒，获得碳纤维与聚丙烯树脂复合材料。
实施例6
水性改性氯化聚丙烯上浆剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性氯化聚丙烯树脂的制备：
将60g氯化聚丙烯与170ml乙酸丁酯混合并加入带有机械搅拌棒和回流冷凝器的三口烧瓶，在氮气气氛下进行机械搅拌，升温至75℃使得氯化聚丙烯溶解后获得混合物溶液；再将25g丙烯酸、30g丙烯酸丁酯、35g甲基丙烯酸甲酯、20g甲基丙烯酸异冰片酯和15g过氧化苯甲酰加入混合物溶液，再升温至115℃反应5小时后获得混合物，再将混合物加入甲醇获得沉淀物，将沉淀物经丙酮溶液洗涤后，在60℃的真空炉中干燥后获得改性氯化聚丙烯树脂。
所述的改性氯化聚丙烯树脂的结构式如式6所示：
Figure BDA0003204805960000121
其中：
X：-CH2Cl，
R1：-CH3，
R2：-CH2CH3，
n为250，
式6；
(2)将20g步骤(1)获得的改性氯化聚丙烯树脂溶解于二氯甲烷中，充分搅拌，使其完全溶解，获得均匀改性氯化聚丙烯溶液；
(3)将13g十二烷基磺酸钠加入到967mL去离子水中，充分搅拌，再加入步骤(2)的改性氯化聚丙烯溶液，在室温下，采用超声剪切处理25min后获得水性改性氯化聚丙烯上浆剂，功率为1000W。
将未上浆的碳纤维在实施例6制备得到的上浆剂中浸渍走丝，速度为15m/min，再在115℃下干燥后将水性改性氯化聚丙烯上浆处理后的碳纤维切短为6mm每段，按照质量比3：7将上浆处理后的碳纤维与聚丙烯树脂混合在230℃加热并搅拌15min，其中搅拌速率为60rpm，再出料切粒，获得碳纤维与聚丙烯树脂复合材料。
从上述实施例可以看出：上浆处理后的碳纤维与聚丙烯复合材料的力学性能提升不是仅仅由碳纤维、聚丙烯树脂有关，还与上浆剂相关，另外，本发明的上浆处理后的碳纤维与聚丙烯复合材料还与组成的质量相关；也就是说本发明上浆处理后的碳纤维与聚丙烯复合材料的力学性能是由碳纤维、聚丙烯树脂以及上浆剂三种主要成分的协同作用决定的。

Claims (7)

1.一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂，其特征在于：
它是由如下方法步骤制备的：
(1)将改性氯化聚丙烯树脂溶解于溶剂中，充分搅拌，使其完全溶解，形成均匀的混合物溶液；
(2)将乳化剂加入到去离子水中，充分搅拌，然后加入步骤(1)的混合溶液，其中改性氯化聚丙烯树脂、去离子水和乳化剂的质量比为0.5～2:95～99:0.5～3，再在室温条件下采用400～1000W超声剪切处理5～30min后，再采用蒸馏或旋转蒸发回收有机溶剂后获得水性改性氯化聚丙烯上浆剂；
其中步骤(1)所述的改性氯化聚丙烯树脂的结构式如式1所示：
Figure FDA0003204805950000011
式1中：
X：-CH2Cl，
R1：-H或-CH3，
R2：-H、-CH3或-CH2CH3，
n为50～250并且为正整数。
2.根据权利要求1所述的一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂，其特征在于，步骤(1)所述的溶剂为三氯甲烷或二氯甲烷。
3.根据权利要求1所述的一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂，其特征在于，步骤(2)所述的乳化剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、EL-10、EL-30、EL-40、EL-60、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯单月桂酸酯、油酸钠、油酸钾、聚醚L系列、吐温系列或OP系列中的一种或任意组合。
4.根据权利要求1所述的一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂，其特征在于，步骤(1)所述的改性氯化聚丙烯树脂，它是由如下方法步骤制备的：
(1)将氯化聚丙烯和乙酸丁酯混合加入一个带有机械搅拌棒和回流冷凝器的三口烧瓶，在氮气气氛下进行机械搅拌，升温至60～80℃保持温度直至氯化聚丙烯溶解，再加入丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯与引发剂，再将温度升高到95～115℃，持续反应5～8小时后获得混合物，其中按照质量比进行计算：氯化聚丙烯:丙烯酸:丙烯酸丁酯:甲基丙烯酸甲酯:甲基丙烯酸异冰片酯:引发剂为25～60：5～25：10～30：15～40：5～20：5～15；
(2)将步骤(1)获得的混合物慢慢加入甲醇中获得沉淀物，再将沉淀物经洗涤和真空干燥后获得改性氯化聚丙烯树脂。
5.根据权利要求4所述的一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂，其特征在于，步骤(1)所述的引发剂为过氧化二异丙苯、过硫酸铵、过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈中的一种或两种。
6.根据权利要求4所述的一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂，其特征在于，步骤(2)所述的洗涤溶剂为丙酮或甲醇；真空干燥温度60～100℃。
7.权利要求1～6任一所述的一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂在碳纤维和聚丙烯复合材料领域上的应用，其特征在于，将未上浆的碳纤维在水性改性氯化聚丙烯上浆剂中浸渍走丝获得改性氯化聚丙烯上浆处理后的碳纤维，速度为10～30m/min，再在100～150℃下干燥后将上浆处理后的碳纤维切短为6mm每段，按照质量百分数计，将上浆处理后的碳纤维10～30％和聚丙烯树脂70～90％混合在200～250℃加热并搅拌10～20min，其中搅拌速率为60rpm，再出料切粒，获得上浆剂处理后的碳纤维与聚丙烯树脂复合材料。
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