CN115012213A - 芳纶上浆液及制备方法与芳纶复合材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种芳纶上浆液及制备方法与芳纶复合材料及制备方法，涉及纤维材料技术领域。芳纶上浆液的制备方法包括：向80～100质量组分的极性溶剂内加入0.1～20质量组分的生物基多元醇与0～20质量组分的表面活性剂进行混合，获得芳纶上浆液。本发明提供的芳纶上浆液的制备方法及制得的芳纶上浆液，能够保证经处理的芳纶被聚氨酯树脂浸润。本发明还提供了芳纶复合材料的制备方法及制得的芳纶复合材料，该制备方法中，芳纶复合材料的成型效率提高，得到的芳纶复合材料的韧性增强。
Description
技术领域
本发明涉及纤维材料技术领域，具体涉及芳纶上浆液及制备方法与芳纶复合材料及制备方法。
背景技术
纤维增强树脂基复合材料的成型过程为：树脂先浸润纤维，浸润纤维后树脂发生交联反应固化，固化后得到复合材料。在复合材料的成型过程中，当纤维表面的活化能大于树脂表面的活化能时，树脂浸润纤维的过程才能实现。芳纶表面的活化能约为20mJ/m2，环氧树脂约为43mJ/m2，聚氨酯树脂约为35mJ/m2。作为对比，玻璃纤维的表面活化能约为560mJ/m2，因此玻璃纤维能被绝大多数的树脂浸润，在树脂固化后成为复合材料。而芳纶由于表面活化能低，其与各种树脂复合后的性能都较差。
纤维在应用于复合材料成型时，表面还需用树脂做上浆处理，才能确保树脂基体和纤维完全结合。例如树脂基体是环氧树脂的，需用环氧树脂做上浆处理；树脂基体是聚氨酯树脂的，需用聚氨酯树脂做上浆处理。玻璃纤维可以使用各种树脂作为上浆液，进行上浆处理后，能够被各种树脂浸润，在树脂固化后成为复合材料。而芳纶由于表面和各种树脂的浸润性都较差，因此通常使用低聚脂肪族酯作为上浆液。
现有的采用热固性树脂为基体的芳纶纤维复合材料，几乎均使用环氧树脂作为树脂基体。以环氧树脂作为基体的芳纶纤维复合材料，由于环氧树脂本身韧性低，因此该系列复合材料都存在韧性差的问题，无法发挥芳纶本身高韧性的优势。同时环氧树脂本身对芳纶的浸润效果差，导致芳纶复合材料层间剪切强度偏低，能够选择的工艺也很有限，目前常用预浸料模压的方式制备，生产效率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种芳纶上浆液的制备方法及制得的芳纶上浆液，该芳纶上浆液能够实现经处理的芳纶被聚氨酯树脂浸润的目的。
本发明的另一目的在于提供芳纶复合材料的制备方法及制得的芳纶复合材料，该制备方法中，芳纶复合材料的成型效率提高，得到的芳纶复合材料的韧性增强。
本发明解决技术问题是采用以下技术方案来实现的：
一种芳纶上浆液的制备方法，包括：
向80～100质量组分的极性溶剂内加入0.1～20质量组分的生物基多元醇与 0～20质量组分的表面活性剂进行混合，获得芳纶上浆液。
可选的，在本发明的一些实施例中，生物基多元醇为官能度在3以上的油脂多元醇。
可选的，在本发明的一些实施例中，油脂多元醇选自蓖麻油多元醇、大豆油多元醇、棕榈油多元醇中的一种或多种；和/或
表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种；和/或
极性溶剂选自蒸馏水、去离子水、纯水、超纯水中的一种或多种。
可选的，在本发明的一些实施例中，混合的方式选自搅拌、超声分散中的一种或多种；和/或
混合的环境温度为10～40℃。
可选的，在本发明的一些实施例中，在混合之后，还包括：将混合得到的液体静置1～60min。
另外，一种芳纶上浆液，通过上述的制备方法制得。
另外，一种芳纶复合材料的制备方法，包括：
采用脂肪族酯对芳纶进行一次上浆，获得经一次上浆的芳纶；
利用上述的芳纶上浆液对经一次上浆的芳纶进行二次上浆，烘干，得到芳纶预制体；
利用聚氨酯树脂浸润芳纶预制体，得到芳纶复合材料。
可选的，在本发明的一些实施例中，二次上浆的方式选自浸泡、喷涂中的一种或多种；
其中，浸泡包括：将芳纶浸没于芳纶上浆液，并牵引芳纶以0.1～8m/s的线速度通过挤压辊；
喷涂包括：以0.5～1000mL/min的喷射流量向芳纶喷射芳纶上浆液。
可选的，在本发明的一些实施例中，烘干的温度为80～200℃，时间为 30～60min。
另外，一种芳纶复合材料，通过上述的制备方法制得。
相对于现有技术，本发明包括以下有益效果：本发明采用聚氨酯树脂取代环氧树脂作为树脂基体，并提供一种芳纶上浆剂，采用芳纶上浆剂二次上浆后的芳纶能够与聚氨酯树脂结合，从而获得以聚氨酯树脂为基体的芳纶复合材料，进而可有效提高芳纶复合材料的韧性，使得芳纶复合材料的制造成本降低，材料的可靠性提高，且应用范围得到极大拓展。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中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，本领域技术人员在没有作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。
本发明提供的技术方案将在以下内容进行详细说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。另外，在本发明的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。本发明的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本发明范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。
本发明的实施例提供了一种芳纶上浆液的制备方法，包括：
向80～100质量组分的极性溶剂内加入0.1～20质量组分的生物基多元醇与 0～20质量组分的表面活性剂进行混合，获得芳纶上浆液。
采用上述制备方法制备获得的芳纶上浆液对已经上过低聚脂肪族脂上浆剂的芳纶进行二次上浆，完成二次上浆后，进行烘干，芳纶上浆液中的生物多元醇的脂肪链和芳纶表面的低聚脂肪族脂发生耦合，从而使得生物基多元醇覆盖在芳纶的表面，在芳纶表面增加了一层活性羟基，从而使得芳纶能够与聚氨酯树脂进行结合。
应理解，上述质量组分是指质量占比，例如，极性溶液的质量为80-100g，则生物基多元醇的质量取0.1-20g，表面活性剂的质量取0-20g。
应理解，当生物基多元醇可溶于极性溶液时，可不添加表面活性剂，即表面活性剂的质量为0。当生物基多元醇难溶于极性溶剂时，生物基多元醇取 0.1-20质量组分。其中，表面活性剂可以为低聚脂肪族表面活性剂，表面活性剂的加入可以保持溶液(乳液)稳定。表面活性剂可以选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
在一些实施例中，生物基多元醇为官能度在3以上的油脂多元醇。进一步的，油脂多元醇可以选自蓖麻油多元醇(牌号例如Polycin-D290、Polycin- T400、Caspol-5009)、大豆油多元醇(牌号例如SD-250、SD-630)、棕榈油多元醇(牌号例如PK317)中的一种或多种。极性溶剂可以选自蒸馏水、去离子水、纯水、超纯水中的一种或多种。
在一些实施例中，混合的方式选自搅拌、超声分散中的一种或多种。
进一步的，混合时，可以先取用极性溶剂，例如去离子水，往其中加入生物基多元醇，由于生物基多元醇难溶于水，因此再向前述溶液中加入表面活性剂，之后可以使用搅拌器以10～600rpm的速度进行搅拌。
在一些实施例中，混合的环境温度为10～40℃。适当的环境温度有利于原料的混合。
在一些实施例中，在混合之后，还包括：将混合得到的液体静置1～60min。在混合后静置，能够得到均匀的溶液。
本发明的实施例还提供了通过上述芳纶上浆液的制备方法制得的芳纶上浆液。
另外，本发明的实施例还提供了一种芳纶复合材料的制备方法，包括：
采用脂肪族酯对芳纶进行一次上浆，获得经一次上浆的芳纶；
利用上述芳纶上浆液对经一次上浆的芳纶进行二次上浆，烘干，得到芳纶预制体；
利用聚氨酯树脂浸润芳纶预制体，得到芳纶复合材料。
其中，上浆可以是先进行一次上浆，待经一次上浆的芳纶干燥后，再进行二次上浆；也可以取用备用的经过一次上浆的芳纶，直接进行二次上浆。完成二次上浆且烘干后，芳纶上浆液中的生物基多元醇的脂肪链和芳纶表面因一次上浆而存在的低聚脂肪族酯发生耦合，从而使得生物基多元醇覆盖在芳纶表面，由此在芳纶表面增加了活性羟基，从而使得经过二次上浆的芳纶能够与聚氨酯树脂结合，制备出芳纶复合材料。
上述的芳纶可以是丝束、织物中的一种或多种，低聚脂肪族酯可以选自聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸戊二醇酯、聚己二酸乙二醇酯中的一种或多种。用于浸润芳纶预制体的聚氨酯树脂为大分子链中含有氨酯型重复结构单元的聚合物，全称为聚氨基酸酯，英文全称为polyurethane，简称PU或PUR。 PU是由多异氰酸酯与聚醚型或聚酯型多元醇在一定比例下反应的产物。
进一步的，聚氨酯树脂可以通过下述方法制备：
选择二官能度的异氰酸酯作为A料，选择三官能度的聚醚多元醇和丙三醇的混合物作为B料，A料和B料的比例为NCO：OH＝1:1。将A料和B料分别装入两个料桶中，然后对两个料桶抽真空。在真空下分别用搅拌器以 10～600rpm对A料和B料搅拌1～30min。完成搅拌后，停止抽真空，待两个料桶内的气压恢复到一个大气压后，开始对A料和B料分别进行加热，加热温度为40～100℃。加热到指定温度后，分别用计量泵按设定的比例将两份材料同时加入静态混合器中，静态混合器的长度为200～800mm。在通过静态混合器混合后，混合后的材料灌注进入提前放置了芳纶预制体的闭合模具内，模具加热温度为60～150℃。模具温度越高，则混合后的A料、B料固化速度越快，需根据产品实际大小和A料/B料的注射流速确定模具温度。
在一些实施例中，二次上浆的方式可以选自浸泡、喷涂中的一种或多种。其中，二次上浆的浸泡可以包括：将芳纶浸没于芳纶上浆液，并牵引芳纶以 0.1～8m/s的线速度通过挤压辊。
具体的，可以将芳纶放置在上浆槽中，槽内盛装调配好的芳纶上浆液，利用芳纶上浆液浸没芳纶，同时使芳纶在电机牵引下以0.1～8m/s的线速度通过连续1～40组上下挤压辊，挤出芳纶纤维上多余的芳纶上浆液。
在一些实施例中，二次上浆的喷涂可以包括：以0.5～1000mL/min的喷射流量向芳纶喷射芳纶上浆液。
具体的，可以将芳纶放置在上浆槽上方，用喷嘴向芳纶表面喷射调配好的芳纶上浆液，喷射流量可以视芳纶丝束的粗细或芳纶织物的表面积以及芳纶上浆液中浆料的具体浓度而定。
在经过二次上浆后，烘干操作能够去除芳纶上浆液中的液体成分，在芳纶表面留下干浆料。烘干可以采用热风进行，可以使用电烘干进行辅助。在一些实施例中，烘干的温度为80～200℃，以防止浆料因分解或反应而失效，烘干的时间为30～60min。
在芳纶烘干之后，可以对芳纶丝束或织物进行卷绕收丝。
本发明的实施例还提供了通过上述芳纶复合材料的制备方法制得的芳纶复合材料。
示例性的，本发明对与聚氨酯树脂复合得到的各芳纶复合材料(实施例 1～3)的层间剪切强度和简支梁缺口冲击韧性进行测试，测试结果如表1。其中，各芳纶复合材料形成过程中所用的芳纶上浆液的原料比例不同，但聚氨酯树脂的配方均为：A料、B料中反应官能团比例NCO：OH＝1，反应催化剂为T12，用量为0.06％。同时提供对比例1，对比例与实施例相比，不进行二次上浆的操作。
表1
由上表可知，本发明实施例提供的经芳纶上浆液处理得到的芳纶复合材料在层间剪切强度和缺口冲击韧性方面均表现出更优异的性能。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种芳纶上浆液的制备方法，其特征在于，包括：
向80～100质量组分的极性溶剂内加入0.1～20质量组分的生物基多元醇与0～20质量组分的表面活性剂进行混合，获得芳纶上浆液。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物基多元醇为官能度在3以上的油脂多元醇。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述油脂多元醇选自蓖麻油多元醇、大豆油多元醇、棕榈油多元醇中的一种或多种；和/或
所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种；和/或
所述极性溶剂选自蒸馏水、去离子水、纯水、超纯水中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方式选自搅拌、超声分散中的一种或多种；和/或
所述混合的环境温度为10～40℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述混合之后，还包括：将所述混合得到的液体静置1～60min。
6.一种芳纶上浆液，其特征在于，通过权利要求1～5任一项所述的制备方法制得。
7.一种芳纶复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
采用脂肪族酯对芳纶进行一次上浆，获得经一次上浆的芳纶；
利用权利要求6所述的芳纶上浆液对经一次上浆的所述芳纶进行二次上浆，烘干，得到芳纶预制体；
利用聚氨酯树脂浸润所述芳纶预制体，得到所述芳纶复合材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述二次上浆的方式选自浸泡、喷涂中的一种或多种；
其中，所述浸泡包括：将所述芳纶浸没于所述芳纶上浆液，并牵引所述芳纶以0.1～8m/s的线速度通过挤压辊；
所述喷涂包括：以0.5～1000mL/min的喷射流量向所述芳纶喷射所述芳纶上浆液。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为80～200℃，时间为30～60min。
10.一种芳纶复合材料，其特征在于，通过权利要求7～9任一项所述的制备方法制得。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06192436A (ja) * | 1992-12-25 | 1994-07-12 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 集束された炭素繊維強化熱可塑性樹脂 |
| CA2321722A1 (en) * | 1998-03-03 | 1999-09-10 | Walter J. Robertson | Inorganic lubricant-coated glass fiber strands and products including the same |
| CN1473860A (zh) * | 2003-06-26 | 2004-02-11 | 郑可省 | 蓖麻油改性聚芳酯接枝共聚纺织浆料的制作方法及浆料 |
| CA2539599A1 (en) * | 2003-09-23 | 2005-04-07 | Mankiewicz Gebr. & Co. (Gmbh & Co. Kg) | Two-component composition for the production of polyurethane gel coats for epoxy resin and vinyl ester resin composite materials |
| WO2013027708A1 (ja) * | 2011-08-22 | 2013-02-28 | 三菱レイヨン株式会社 | 炭素繊維用サイジング剤、その水分散液、サイジング剤の付着した炭素繊維束、シート状物、および炭素繊維強化複合材 |
| CN104562692A (zh) * | 2013-10-11 | 2015-04-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种低粘度和高粒径稳定性的碳纤维乳液上浆剂及其制备方法 |
| WO2017107436A1 (zh) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | 沧州明珠隔膜科技有限公司 | 一种复合涂层锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN108004776A (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种碳纤维用聚酯树脂基悬浮液上浆剂及其制备方法 |
| CN112513365A (zh) * | 2018-07-30 | 2021-03-16 | 三洋化成工业株式会社 | 纤维用上浆剂组合物、纤维用上浆剂分散体、纤维用上浆剂溶液、纤维束、纤维产品和复合材料 |
-
2022
- 2022-07-08 CN CN202210804586.1A patent/CN115012213B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06192436A (ja) * | 1992-12-25 | 1994-07-12 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 集束された炭素繊維強化熱可塑性樹脂 |
| CA2321722A1 (en) * | 1998-03-03 | 1999-09-10 | Walter J. Robertson | Inorganic lubricant-coated glass fiber strands and products including the same |
| CN1473860A (zh) * | 2003-06-26 | 2004-02-11 | 郑可省 | 蓖麻油改性聚芳酯接枝共聚纺织浆料的制作方法及浆料 |
| CA2539599A1 (en) * | 2003-09-23 | 2005-04-07 | Mankiewicz Gebr. & Co. (Gmbh & Co. Kg) | Two-component composition for the production of polyurethane gel coats for epoxy resin and vinyl ester resin composite materials |
| WO2013027708A1 (ja) * | 2011-08-22 | 2013-02-28 | 三菱レイヨン株式会社 | 炭素繊維用サイジング剤、その水分散液、サイジング剤の付着した炭素繊維束、シート状物、および炭素繊維強化複合材 |
| CN104562692A (zh) * | 2013-10-11 | 2015-04-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种低粘度和高粒径稳定性的碳纤维乳液上浆剂及其制备方法 |
| WO2017107436A1 (zh) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | 沧州明珠隔膜科技有限公司 | 一种复合涂层锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN108004776A (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种碳纤维用聚酯树脂基悬浮液上浆剂及其制备方法 |
| CN112513365A (zh) * | 2018-07-30 | 2021-03-16 | 三洋化成工业株式会社 | 纤维用上浆剂组合物、纤维用上浆剂分散体、纤维用上浆剂溶液、纤维束、纤维产品和复合材料 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 钱晓荣: "仪器分析实验教程（第三版）", 华东理工大学出版社, pages: 17 - 19 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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