CN114561011B - 一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺及其制备方法、碳纤维上浆剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺及其制备方法、碳纤维上浆剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114561011B CN114561011B CN202210233843.0A CN202210233843A CN114561011B CN 114561011 B CN114561011 B CN 114561011B CN 202210233843 A CN202210233843 A CN 202210233843A CN 114561011 B CN114561011 B CN 114561011B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- emulsifying
- self
- sizing agent
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 78
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 238000004513 sizing Methods 0.000 title claims abstract description 78
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 71
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 title claims abstract description 58
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 11
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 26
- 150000001944 cysteine derivatives Chemical class 0.000 claims description 18
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 claims description 15
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 15
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- HVLLSGMXQDNUAL-UHFFFAOYSA-N triphenyl phosphite Chemical compound C=1C=CC=CC=1OP(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 HVLLSGMXQDNUAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical group CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 11
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 8
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims description 7
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 6
- JRMUNVKIHCOMHV-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium bromide Chemical compound [Br-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC JRMUNVKIHCOMHV-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- PUVAFTRIIUSGLK-UHFFFAOYSA-M trimethyl(oxiran-2-ylmethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CC1CO1 PUVAFTRIIUSGLK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- KMKWGXGSGPYISJ-UHFFFAOYSA-N 4-[4-[2-[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propan-2-yl]phenoxy]aniline Chemical compound C=1C=C(OC=2C=CC(N)=CC=2)C=CC=1C(C)(C)C(C=C1)=CC=C1OC1=CC=C(N)C=C1 KMKWGXGSGPYISJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004201 L-cysteine Substances 0.000 claims description 5
- 235000013878 L-cysteine Nutrition 0.000 claims description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 5
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Substances [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 4
- SRPWOOOHEPICQU-UHFFFAOYSA-N trimellitic anhydride Chemical compound OC(=O)C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 SRPWOOOHEPICQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 3
- 238000005815 base catalysis Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 3
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 2
- 229920006258 high performance thermoplastic Polymers 0.000 abstract description 14
- 230000032683 aging Effects 0.000 abstract description 10
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 10
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 abstract description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 14
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 14
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 14
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 14
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 5
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 4
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000009990 desizing Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 2
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003811 acetone extraction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005576 amination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- -1 cyclohexane anhydride Chemical class 0.000 description 1
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000007380 fibre production Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920005575 poly(amic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000011208 reinforced composite material Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08G73/14—Polyamide-imides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
- D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M15/59—Polyamides; Polyimides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2361/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
- C08J2361/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08J2361/16—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of ketones with phenols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2379/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2361/00 - C08J2377/00
- C08J2379/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08J2379/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/06—Elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/08—Ingredients agglomerated by treatment with a binding agent
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/40—Fibres of carbon
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
- D06M2200/40—Reduced friction resistance, lubricant properties; Sizing compositions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺及其制备方法、碳纤维上浆剂及其制备方法和应用,属于高分子及复合材料领域,具体方案如下:一种自乳化非离子型水性聚酰胺酰亚胺,结构式如式Ⅰ所示:本发明中提供的聚酰胺酰亚胺可通过自乳化在水及少量有机溶剂的存在下形成均一稳定的水性分散体,无需使用表面活性剂,显著提高复合材料力学性能。本发明中的亲水性基团季铵盐侧基,可在纤维上浆工艺中脱去,有利于提高纤维及其复合材料的抗湿热老化性能。本发明的聚酰胺酰亚胺上浆剂解决了传统碳纤维环氧上浆剂与高性能热塑性树脂复合材料耐热性、相容性不匹配的难题,适用于多种碳纤维增强高性能热塑性复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及高分子及复合材料领域,具体涉及一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺及其制备方法、碳纤维上浆剂及其制备方法和应用。
背景技术
碳纤维增强复合材料凭借其轻质、高强的特点在汽车、航空、航天领域被广泛应用。其中,高性能热塑性复合材料相比于热固性复合材料,有着抗冲击强度高,成型方法简单、多样,成型周期短,可回收利用等优势,在各领域的应用逐年增加。但是,传统的环氧碳纤维上浆剂在耐热性和相容性方面,均无法满足高性能热塑性树脂基体,亟需开发适用于高性能热塑性树脂基体的碳纤维上浆剂。
目前,国内外研究中,大多采用与热塑性树脂基体结构相近的高性能热塑性聚合物作为上浆剂的主浆料,常见的为聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚醚醚酮等。按上浆剂类型划分,包括溶剂型、乳液型和水性上浆剂三种。溶剂型上浆剂是通过有机溶剂直接溶解聚合物的方式制备上浆剂,这种方法对复合材料界面性能及力学性能提高很有限,且大量有机溶剂的使用在烘干纤维过程会对环境和人体造成危害;乳液型上浆剂指利用相反转法,将聚合物的有机溶剂溶液在高速剪切下,加入水和商业乳化剂,最终得到一个相对稳定的混合体系。这种方法制备的上浆剂能够提高复合材料的力学性能,并且有机溶剂使用大大减少,但是制备方法复杂,难以工业化,并且在成型过程中,遗留的乳化剂会热分解;目前常见的水性上浆剂主要有两种,一种是通过乳液/溶剂蒸发法,在超声剪切的作用下,将含有乳化剂的水与含有聚合物的低沸点有机溶剂的溶液混合均匀,蒸发大部分溶剂,形成上浆剂,但这种方法仍存在乳化剂残留的问题,并且低沸点有机溶剂的挥发毒性很大。第二种是将富含亲水基团的聚合物中间体(目前均为聚酰亚胺的中间体聚酰胺酸),直接溶于水中,制备上浆剂。但这种方法需要在后期线上300℃以上高温亚胺化,不适于现有碳纤维生产线,难以工业化。水性上浆剂是适用于热塑性基体的碳纤维上浆剂的发展方向,但是现有方法均存在不足。
在诸多高性能热塑性聚合物中,聚酰胺酰亚胺结合了聚酰胺可加工性、机械性能好与聚酰亚胺耐热性优异的优势,受到广泛关注。但是由于酰亚胺结构、芳环结构的刚性大,传统的芳香族聚酰胺酰亚胺结晶性高,柔顺性差,在有机溶剂中难以溶解。通过结构设计,可改善其性能。目前,降低聚酰胺酰亚胺结晶性和规整性,提高溶解性的方法有以下几种:一,在主链结构中引入杂原子,提高柔顺性,降低规整性,引入的杂原子可为氧、硅、硫、氮、磷等;二,在主链上引入脂肪族结构,如脂链、脂环等,但过长的脂链又会导致规整排列,也会影响耐热性,还有研究者引入一些烯类不饱和结构,但这些对溶解性的提高并不显著;三,在主链上引入一些大体积的侧基,通过减弱分子间作用力,提高自由体积的方法来改善柔顺性和溶解性,通过功能侧基的引入,还可以赋予聚酰胺酰亚胺优异的光学等性能;四,复杂的杂环结构引入,以降低分子链的规整性,但是往往合成复杂,难以工业化。将以上几种方法结合,可以起到更好的效果,但是现有的聚酰胺酰亚胺在几种常见的有机溶剂中,其室温溶解度仍较低,均未高于10%(w/v)。且复杂的单体合成成本较高,环境不友好。此外,未见关于水性聚酰胺酰亚胺的相关研究。
发明内容
本发明提供了一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺,从结构设计出发,在主链中引入醚键、环己烷酸酐及非对称、非共平面结构,通过简单绿色的点击化学反应引入亲水基团,制备了含季铵盐侧链的半芳香族聚酰胺酰亚胺。
本发明的第二个目的是提供了一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺的制备方法。
本发明的第三个目的是提供了一种包含所述自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺的碳纤维上浆剂。
本发明的第四个目的是提供了一种碳纤维上浆剂的制备方法。
本发明的第五个目的是提供了一种碳纤维上浆剂的应用。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案如下:
一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺,所述聚酰胺酰亚胺的结构式如式Ⅰ所示:
一种所述的自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、L-半胱氨酸与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵在碱催化条件下于水中反应得到半胱胺酸衍生物,如式Ⅱ所示,命名为L-Cys-A;
步骤二、式Ⅱ所示的半胱胺酸衍生物与1,2,4-环己烷三甲酸酐在冰醋酸中反应得到水溶性含酰亚胺二酸单体,如式Ⅲ所示,命名为DA-A;
步骤三、式Ⅲ所示的水溶性含酰亚胺二酸单体与2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷在离子液体四丁基溴化铵中,亚磷酸三苯酯作吸水剂,反应得到含季铵盐基团侧链的自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺,如式Ⅰ所示,命名为PAI-A。
一种碳纤维上浆剂,包括所述的自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺。
一种碳纤维上浆剂的制备方法,包括以下步骤:将自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺溶于有机溶剂中得到浓度为10~15%(w/v)的聚合物溶液,将聚合物溶液边搅拌边直接滴加入到水中,制备得到浓度为0.1~1wt%的水性分散体,即为碳纤维上浆剂。
一种所述的碳纤维上浆剂的应用,包括以下步骤:
步骤1、将商业碳纤维布通过丙酮抽提去浆,在碳纤维上浆剂中浸泡15~30min,先后烘干水分和溶剂,得到上浆后的碳纤维布;
步骤2、将热塑性树脂基体粉料与上浆后的碳纤维布层层铺布形成多层复合体,将多层复合体热压成型,得到复合材料层合板。
相比于现有技术,本发明具有如下优点:
一、本发明中提供的聚酰胺酰亚胺通过点击化学反应引入了含有季铵盐可电离基团的亲水侧链,这一结构及方法在国内外关于聚酰胺酰亚胺的研究中均未有过,具有创新性。
二、本发明中提供的聚酰胺酰亚胺在保证热稳定性的同时大大提高了溶解性,其溶解度远高于国内外现有研究的聚酰胺酰亚胺的溶解度,具有先进性。
三、本发明中提供的聚酰胺酰亚胺可通过自乳化在水及少量有机溶剂的存在下形成均一稳定的水性分散体,无需使用表面活性剂。保证了复合材料制备过程中上浆剂的稳定性,能显著提高复合材料的界面性能和力学性能。而目前国内外研究中,高性能热塑型聚合物形成水性分散体均需水、有机溶剂及大量表面活性剂作乳化剂,而本发明中聚合物自身自乳化形成水性分散体,避免了表面活性剂的使用造成的问题。特别的,本发明中的亲水性基团季铵盐侧基,可在纤维上浆工艺中脱去,从而降低了上浆后纤维的吸湿性,有利于提高纤维及其复合材料的抗湿热老化性能。这两点在国内外研究中均未有过,具有先进性和创新性。
四、本发明中提供的聚酰胺酰亚胺水性上浆剂的平均粒径为45.42nm,远小于国内外现有研究中碳纤维水性上浆剂的粒径,上浆剂的稳定性提高,具有先进性。
五、本发明所提供的聚酰胺酰亚胺上浆碳纤维增强聚醚酰亚胺和聚醚醚酮复合材料,层间剪切强度、弯曲强度和冲击强度的提升程度较其它上浆剂及裸纤更高,特别的,复合材料力学性能的湿热老化保持率也明显提高,具有先进性。
六、本发明的聚酰胺酰亚胺上浆剂解决了传统碳纤维环氧上浆剂与高性能热塑性树脂复合材料耐热性、相容性不匹配的难题,适用于多种碳纤维增强高性能热塑性复合材料。
附图说明
图1为半胱氨酸L-Cys、式Ⅱ所示半胱氨酸衍生物L-Cys-A、式Ⅲ所示水溶性含酰亚胺二酸单体DA-A及式Ⅰ所示聚酰胺酰亚胺PAI-A的红外谱图;
图2为式Ⅱ所示半胱胺酸衍生物的1H NMR谱图;
图3为式Ⅰ所示聚酰胺酰亚胺的1H NMR谱图;
图4为制备的上浆剂长期储存前后的粒径分布图;
图5为不同上浆碳纤维的热失重分析曲线图;
图6中a),b)为上浆前后纤维的扫描电镜图;
图7为不同上浆碳纤维增强聚醚酰亚胺复合材料力学性能的柱状图;
图8为不同上浆碳纤维增强聚醚酰亚胺复合材料湿热老化后力学性能保持率的折线图;
图9为不同上浆碳纤维增强聚醚醚酮复合材料力学性能的柱状图;
图10为不同上浆碳纤维增强聚醚醚酮复合材料湿热老化后力学性能保持率的折线图;
上述图中,dCF指去浆后的碳纤维,eCF指未去浆的含商业环氧上浆剂的碳纤维,sCF指经本发明中PAI-A上浆的碳纤维,PEI为聚醚酰亚胺,PEEK为聚醚醚酮。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明,但并不局限于此,凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围中。下述实施例中所使用的实验方法若无特殊说明,均为常规方法。
碳纤维增强高性能热塑性复合材料凭借抗冲击性能好、成型方法多样、成型周期短、可回收等优点在汽车、航空、航天领域的应用逐年增加。但是传统的环氧碳纤维上浆剂的热性能无法满足高性能热塑性树脂基体的成型温度,且相容性差,不适用于热塑性复合材料。目前均采用与基体树脂结构相近的热塑性聚合物作为主浆料,但这些聚合物均疏水,需要使用大量表面活性剂来制备上浆剂。表面活性剂的残留会导致复合材料成型过程的分解和挥发,影响界面性能和力学性能。在本发明中,从分子结构设计出发,合成了一种新型的离子型水性聚酰胺酰亚胺热塑性聚合物,不依赖于乳化剂,通过自乳化的方式制备粒径小、储存稳定的水性分散体作上浆剂。满足热性能需要,上浆后纤维束柔顺性、可加工性好,碳纤维增强聚醚酰亚胺和聚醚醚酮复合材料的力学性能和抗湿热老化性能有显著提升。本发明提供的离子型水性聚酰胺酰亚胺及其自乳化水性碳纤维上浆剂,在国内外研究中均未出现,具有先进性和创新性。本发明提供的水性聚酰胺酰亚胺,相比于传统溶解性较差、部分结晶的聚酰胺酰亚胺,其不结晶,柔顺性好,在有机溶剂中的溶解性也很高,大大降低了有机溶剂含量及聚合物制备成材料的工艺难度,除应用于碳纤维复合材料外,在微电子、光学涂层薄膜、漆包线等领域也有广阔前景。
具体实施方式一
本发明提供了一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺,结构式如式Ⅰ所示。
具体实施方式二
本发明提供了具体实施方式一所述的自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、L-半胱氨酸与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵在碱催化条件下于水中反应得到半胱胺酸衍生物,如式Ⅱ所示,命名为L-Cys-A;
步骤二、式Ⅱ所示的半胱胺酸衍生物与1,2,4-环己烷三甲酸酐在冰醋酸中反应得到水溶性含酰亚胺二酸单体,如式Ⅲ所示,命名为DA-A。
步骤三、式Ⅲ所示的水溶性含酰亚胺二酸单体与2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷在离子液体四丁基溴化铵中,亚磷酸三苯酯作吸水剂,反应得到含季铵盐基团侧链的半芳族聚酰胺酰亚胺,如式Ⅰ所示,命名为PAI-A。
进一步的,步骤一中,所述L-半胱氨酸与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:(1~1.1),优选的,摩尔比为1:1.1;所使用的碱为氢氧化钠、碳酸钠等,优选的,所用碱为氢氧化钠;碱性环境的pH为7~9,优选的,pH为9;反应温度为25~30℃,优选的,反应温度为28℃;反应时间为12~48h,优选的,反应时间为24h;反应气氛为氩气等惰性气体。
进一步的,步骤二中,所述半胱胺酸衍生物与1,2,4-环己烷三甲酸酐的摩尔比为1:1;先在冰醋酸中反应,反应温度为25-30℃,优选的反应温度为28℃,反应时间为10-14h,优选的反应时间为12h;再回流反应,反应温度为100-120℃,优选的反应温度为118℃,反应时间为4-6h,优选的反应时间为4h。
进一步的,步骤三中,所述水溶性含酰亚胺二酸单体与二胺单体2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷的摩尔比为1:1,与4倍当量的四丁基溴化铵混合均匀后,加热至液态,加入4倍当量的亚磷酸三苯酯和0~0.5倍当量(具体可为0.5)的单官能封端剂苯胺;机械搅拌,在120℃下反应1~6h,具体可为1h。
具体实施方式三
一种碳纤维上浆剂的制备方法,包括以下步骤:
将具体实施方式二合成的聚合物PAI-A溶于少量有机溶剂中得到一定浓度的聚合物溶液,将此溶液在搅拌下直接滴加入大量水中,制备成一定浓度的水性分散体,此分散体即为碳纤维上浆剂。
进一步的,所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺,N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种;聚合物溶液浓度为10~15%(w/v),具体可为15%(w/v),碳纤维上浆剂的浓度为0.1~1wt%,具体可为0.5wt%。
具体实施方式四
一种具体实施方式三所述的碳纤维上浆剂的应用,包括以下步骤:
步骤1,将商业碳纤维布通过丙酮抽提去浆,在上述上浆剂中浸泡一定时间,而后先后烘干水分和溶剂,得到PAI-A上浆的碳纤维布。
步骤2,将PAI-A上浆的碳纤维布与高性能热塑性树脂基体的粉料层层铺合,其中,每一层聚合物粉料均匀铺布在每一层碳布上,将一定质量比的多层复合物至于上下均有平板的金属模具中,通过一定的成型制度热压成型,得到相应的复合材料层合板。
进一步的,步骤1中,商业碳布为东丽公司T300碳布、国产T300级碳布;丙酮抽提的具体温度为75℃,抽提时间48h;上浆剂浸泡时间为15~30min,具体可为20min。烘干水分的温度为100℃,干燥时间30min,烘干溶剂的温度依不同溶剂沸点而定,具体可为150℃,15min。
进一步的,步骤2中,聚合物粉料可为商业购买的聚醚酰亚胺、聚醚醚酮等;多层复合物中聚合物的质量分数为30~35%,层数为12层;复合材料层合板的成型制度依聚合物基体不同而异,以聚醚酰亚胺为例,具体可为先接触压升温至260℃,提高压力为5MPa保持30min,再升至350℃,提高压力为10MPa保持1h,而后保压降温至室温。
实施例1
本实施例提供了一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺碳纤维上浆剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、式Ⅱ所示半胱氨酸衍生物L-Cys-A的合成:将L-半胱氨酸与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(10mmol)以1.1:1的摩尔比在氩气气氛下溶解于100ml去离子水中,加入适量的0.5mol/LNaOH溶液,调节pH为9,氩气气氛下室温磁力搅拌反应24h。冷冻干燥得到无色透明产物,即半胱氨酸衍生物L-Cys-A,产率90%;半胱胺酸衍生物核磁氢谱如图2所示,1HNMR(600MHz,D2O,δ,ppm):4.32(s,1H),3.88(s,1H),3.40-3.42(m,2H),3.11-3.13(m,9H),3.06(s,2H),2.63-2.68(m,2H);
步骤二、式Ⅲ所示水溶性含酰亚胺二酸单体DA-A的合成:将式Ⅱ所示的半胱胺酸衍生物与1,2,4-环己烷三甲酸酐(10mmol)以1:1的摩尔比溶解于50ml冰醋酸中,搅拌室温反应12h,再118℃回流反应4h,旋蒸去除大部分乙酸,在乙酸乙酯中沉淀,洗涤数次,60℃真空干燥,再溶于水,冷冻干燥得到浅黄色粉末状产物,即水溶性含酰亚胺二酸单体DA-A,产率95%;
步骤三、式Ⅰ所示自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺PAI-A的合成:将式Ⅲ所示的水溶性含酰亚胺二酸单体DA-A与2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(1mmol)以1:1的摩尔比与4mmol的四丁基溴化铵混合,加热搅拌至液态,加入4mmol的亚磷酸三苯酯和0.5mmol的苯胺;机械搅拌,在120℃下反应1h;在甲醇中沉淀,洗涤数次,过滤,真空干燥得到浅黄色粉末状产物,即自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺PAI-A,产率89%,经凝胶渗透色谱测得数均分子量为4935g/mol,分子量分布为1.26。聚酰亚胺的核磁氢谱如图3所示,1H NMR(600MHz,DMSO-d6,δ,ppm):9.96(m,1H),9.83(m,1H),9.60(m,1H),6.75-7.69(br,16H),4.94(br,1H),3.12-3.86(br,15H),2.39(m,1H),2.13(m,1H),2.02(s,2H),1.60-1.79(br,8H),1.30(m,1H),0.94(m,1H)。
步骤四、将步骤三合成的自乳化离子型水性聚酰亚胺PAI-A溶于少量N,N-二甲基甲酰胺中得到15%(w/v)的聚合物溶液,将此溶液在搅拌下直接滴加入大量水中,制备成0.5wt%的水性分散体,此分散体即为碳纤维上浆剂。
一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺碳纤维上浆剂的应用,包括以下步骤:
步骤1、将东丽公司T300碳布在丙酮中75℃,抽提48h去浆,在上述碳纤维上浆剂中浸泡20min,而后100℃30min烘干水分,150℃、15min烘干溶剂,得到PAI-A上浆后的碳纤维布。
步骤2、将PAI-A上浆碳纤维布与聚醚酰亚胺的粉料层层铺合,其中,每一层聚合物粉料均匀铺布在每一层上浆后的碳纤维布上,得到12层聚醚酰亚胺树脂质量含量30%的层层复合物,置于上下均有平板的金属模具中,放在平板硫化仪上,先接触压升温至260℃,提高压力为5MPa保持30min,再升至350℃,提高压力为10MPa保持1h,而后保压降温至室温热压成型,得到相应的碳纤维增强聚醚酰亚胺复合材料层合板。
各步产物的红外谱图如图1所示,半胱胺酸衍生物及聚酰胺酰亚胺聚合物的核磁共振氢谱如图2、3所示。经热失重分析测得产物聚酰胺酰亚胺初始热分解温度为383℃,并在室温下测试了产物在DMF等溶剂中的溶解性,溶解度大于15%(w、v)。利用激光粒度仪测试了上浆剂长期储存前后的粒径分布,如图4所示,平均粒径为45.42nm,储存前后粒径及其分布几乎未有变化;不同上浆碳纤维的热失重分析曲线如图5所示;上浆后纤维的扫描电镜图如图6所示;不同上浆碳纤维增强聚醚酰亚胺复合材料的层间剪切强度、弯曲强度和冲击强度等力学性能如图7所示;同上浆碳纤维增强聚醚酰亚胺复合材料湿热老化后力学性能保持率如图8所示。其中,湿热老化的方法为将复合材料样条70℃浸泡1,4,9,16,25天。
实施例2
本实施例提供的一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺碳纤维上浆剂的制备方法,同实施例1的实验步骤。
本实施例提供的一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺碳纤维上浆剂的应用,包括以下步骤:
步骤1、将东丽公司T300碳布在丙酮中75℃,抽提48h去浆,在上述碳纤维上浆剂中浸泡20min,而后100℃30min烘干水分,150℃、15min烘干溶剂,得到PAI-A上浆后的碳纤维布。
步骤2、将PAI-A上浆碳纤维布与聚醚醚酮的粉料层层铺合,其中,每一层聚醚醚酮粉料均匀铺布在每一层上浆后的碳布上,得到12层聚醚醚酮树脂质量含量30%的层层复合物,置于上下均有平板的金属模具中,放在平板硫化仪上,先接触压升温至180℃,提高压力为5MPa保持60min,再升至370℃,提高压力为10MPa保持40min,而后保压降温至室温热压成型,得到相应的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料层合板。
不同上浆碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的层间剪切强度、弯曲强度和冲击强度等力学性能如图9所示;同上浆碳纤维增强聚醚醚酮复合材料湿热老化后力学性能保持率如图10所示。其中,湿热老化的方法为将复合材料样条70℃浸泡1,4,9,16,25天。
Claims (10)
1.一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺,其特征在于,所述聚酰胺酰亚胺的结构式如式Ⅰ所示:
2.一种权利要求1所述的自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、L-半胱氨酸与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵在碱催化条件下于水中反应得到半胱胺酸衍生物,如式Ⅱ所示,命名为L-Cys-A;
步骤二、式Ⅱ所示的半胱胺酸衍生物与1,2,4-环己烷三甲酸酐在冰醋酸中反应得到水溶性含酰亚胺二酸单体,如式Ⅲ所示,命名为DA-A;
步骤三、式Ⅲ所示的水溶性含酰亚胺二酸单体与2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷在离子液体四丁基溴化铵中,亚磷酸三苯酯作吸水剂,反应得到含季铵盐基团侧链的自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺,如式Ⅰ所示,命名为PAI-A。
3.根据权利要求2所述的自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺的制备方法,其特征在于:步骤一中,所述L-半胱氨酸与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:1~1.1;碱催化的碱性环境pH为7~9,调节碱性环境所使用的碱为氢氧化钠和/或碳酸钠;反应温度为25~30℃;反应时间为12~48h;反应气氛为惰性气体。
4.根据权利要求2所述的自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺的制备方法,其特征在于:步骤二中,所述半胱胺酸衍生物与1,2,4-环己烷三甲酸酐的摩尔比为1:1;先在冰醋酸中反应,反应温度为25-30℃,反应时间为10-14h;再回流反应,反应温度为100-120℃,反应时间为4-6h。
5.根据权利要求2所述的自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺的制备方法,其特征在于:步骤三中,所述水溶性含酰亚胺二酸单体与2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷的摩尔比为1:1,与4倍当量的四丁基溴化铵混合均匀后,加热至液态,加入4倍当量的亚磷酸三苯酯和0~0.5倍当量的单官能封端剂苯胺,搅拌均匀,在120℃下反应1~6h。
6.一种碳纤维上浆剂,其特征在于:包括权利要求1所述的自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺。
7.一种权利要求6所述的碳纤维上浆剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺溶于有机溶剂中得到浓度为10~15%w/v的聚合物溶液,将聚合物溶液边搅拌边直接滴加入到水中,制备得到浓度为0.1~1wt%的水性分散体,即为碳纤维上浆剂。
8.根据权利要求7所述的碳纤维上浆剂的制备方法,其特征在于:所述有机溶剂为N,
N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺,N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜的一种。
9.一种权利要求7或8所述的制备方法制备的碳纤维上浆剂的应用,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、将商业碳纤维布通过丙酮抽提去浆,在碳纤维上浆剂中浸泡15~30min,先后烘干水分和溶剂,得到上浆后的碳纤维布;
步骤2、将热塑性树脂基体粉料与上浆后的碳纤维布层层铺布形成多层复合体,将多层复合体热压成型,得到复合材料层合板。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于:所述多层复合体中热塑性树脂基体粉料的质量分数为30~35%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210233843.0A CN114561011B (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺及其制备方法、碳纤维上浆剂及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210233843.0A CN114561011B (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺及其制备方法、碳纤维上浆剂及其制备方法和应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114561011A CN114561011A (zh) | 2022-05-31 |
CN114561011B true CN114561011B (zh) | 2023-11-03 |
Family
ID=81716853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210233843.0A Active CN114561011B (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺及其制备方法、碳纤维上浆剂及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114561011B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115260495A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种含可反应基团的酚羟基离子型水性聚酰胺酰亚胺及其制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109071804A (zh) * | 2016-04-20 | 2018-12-21 | Jsr株式会社 | 聚合物、组合物、成形体、硬化物以及层叠体 |
TW201927860A (zh) * | 2017-12-20 | 2019-07-16 | 日商日立化成股份有限公司 | 聚醯胺醯亞胺樹脂及聚醯胺醯亞胺樹脂組成物、以及使用它們的半導體裝置 |
CN110016136A (zh) * | 2017-12-05 | 2019-07-16 | 信越化学工业株式会社 | 新型四羧酸二酐、聚酰亚胺树脂及其制造方法、光敏树脂组合物、图案形成方法 |
-
2022
- 2022-03-10 CN CN202210233843.0A patent/CN114561011B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109071804A (zh) * | 2016-04-20 | 2018-12-21 | Jsr株式会社 | 聚合物、组合物、成形体、硬化物以及层叠体 |
CN110016136A (zh) * | 2017-12-05 | 2019-07-16 | 信越化学工业株式会社 | 新型四羧酸二酐、聚酰亚胺树脂及其制造方法、光敏树脂组合物、图案形成方法 |
TW201927860A (zh) * | 2017-12-20 | 2019-07-16 | 日商日立化成股份有限公司 | 聚醯胺醯亞胺樹脂及聚醯胺醯亞胺樹脂組成物、以及使用它們的半導體裝置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114561011A (zh) | 2022-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN114561010B (zh) | 一种自乳化非离子型水性聚酰胺酰亚胺及其制备方法、碳纤维上浆剂及其制备方法和应用 | |
CN109467674B (zh) | 一种白藜芦醇基阻燃环氧树脂及其制备方法 | |
CN111072973B (zh) | 一种含磷poss及其制备方法以及在阻燃剂中的应用 | |
CN107652468B (zh) | 含dopo的咪唑磺酸盐离子液体阻燃剂、制法和应用 | |
CN110256814B (zh) | 一种含哌嗪结构的dopo衍生物改性阻燃环氧树脂的制备方法 | |
CN114561011B (zh) | 一种自乳化离子型水性聚酰胺酰亚胺及其制备方法、碳纤维上浆剂及其制备方法和应用 | |
CN108976169A (zh) | 一种咪唑类离子液体及其制备方法和应用 | |
CN114516208B (zh) | 阻燃环氧/有机硅杂化层压覆铜板的制备方法 | |
CN115260715A (zh) | 一种连接件用高强纤维增强复合材料及其制备方法 | |
CN112574411B (zh) | 聚酰亚胺前体、聚酰亚胺薄膜及其制备方法以及显示装置 | |
WO2021139651A1 (zh) | 一种生物质本征阻燃耐高温环氧树脂及其制备方法 | |
CN104829813B (zh) | 一种含膦离子化聚合物、制备方法及阴离子交换膜 | |
CN117343282A (zh) | 一种阻燃型木质素基环氧树脂制备方法及应用 | |
CN113462154B (zh) | 一种高耐热氰酸酯树脂及其制备方法 | |
CN113461940B (zh) | 一种具有高残炭率聚酰胺酰亚胺树脂及其应用 | |
CN113292823B (zh) | 一种对苯二腈衍生物阻燃环氧树脂复合材料的制备方法 | |
CN111286055B (zh) | 一种高耐水、高机械强度的聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法 | |
CN115160540A (zh) | 一种高模量高活性环氧树脂及其合成方法与用途 | |
CN111825696B (zh) | 一种苯并噁唑离子化合物及包含该化合物的pbo纤维乳液上浆剂及其制备方法 | |
CN115260495A (zh) | 一种含可反应基团的酚羟基离子型水性聚酰胺酰亚胺及其制备方法 | |
CN114736371A (zh) | 一种高导热聚酰亚胺薄膜及其制备方法 | |
CN103086911B (zh) | 一种齐聚物和含齐聚物的聚酰亚胺薄膜或纤维及制备方法 | |
CN109233710B (zh) | 一种具有高玻璃化转变温度、高温粘结性的绝缘材料及其制备方法 | |
CN114163647B (zh) | 一种生物质聚苯并咪唑类环氧阻燃固化剂及其制备方法和应用 | |
CN116376035A (zh) | 一种含MOFs超支化阻燃剂及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |