專(zhuān)利名稱(chēng)：：酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種纖維處理劑及其制備方法。技術(shù)背景隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展，復(fù)合材料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其中最重要的技術(shù)之一便是如何提高纖維與基體界面剪切強(qiáng)度，對(duì)纖維進(jìn)行表面處理是當(dāng)前最為重要的方法之一。纖維表面處理方法有很多，其中涂層法最為簡(jiǎn)單實(shí)用，這類(lèi)表面處理劑主要為有機(jī)硅偶聯(lián)劑、鈦酸酯、絡(luò)合物等，在一定條件下涂覆在纖維表面，用于提高復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度。但是，使用這些處理劑后，復(fù)合材料的界面強(qiáng)度提高不十分顯著，有些處理劑甚至沒(méi)有效果，而且每一種類(lèi)型的纖維都要采用不同的纖維處理劑，造成處理工藝復(fù)雜，成本高等問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決目前纖維處理劑效果不佳，而且只能對(duì)一種或者兩種類(lèi)型纖維有效，并且對(duì)其他類(lèi)型纖維無(wú)效的問(wèn)題；本發(fā)明提供了一種酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑及其制備方法，使用該處理可提高多種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度。本發(fā)明提供了一種酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑及其制備方法，使用該處理劑可顯著提高多種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度，包括碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、石英纖維等。本發(fā)明的酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑由酚醛樹(shù)脂和溶劑組成；其中酚醛樹(shù)脂占酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑總重量的1530%;所述的酚酸樹(shù)脂按重量份數(shù)比由100份的苯酚、100120份的甲醛和10~13份的復(fù)合催化劑經(jīng)過(guò)縮聚反應(yīng)制成；復(fù)合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.10.5:0.8~1.2:l的摩爾比制成；其中堿金屬氧化物為ZnO或BaO;二元胺為已二胺、乙二胺或4'，4-二胺基二苯甲烷；二元酸為已二酸、乙二酸或順丁烯二酸酐；所述的溶劑是純度為95%的乙醇。本發(fā)明的酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑制備方法的步驟如下一、在室溫條件下，將苯酚和甲醛攪拌混合至均勻；二、加入復(fù)合催化劑，升溫至7010(TC進(jìn)行縮聚反應(yīng)并以300~600r/min的速度攪拌1.5~3h;三、然后在真空度為5070mmHg條件下減壓蒸餾至產(chǎn)物折光指數(shù)達(dá)到1.625，即得到粘稠液態(tài)樹(shù)脂，再加入純度為95%的乙醇配成質(zhì)量百分比濃度為1530%溶液；即得到酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑；其中原材料按重量份配比苯酚100份、甲醛100120份和復(fù)合催化劑1013份，復(fù)合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.10.5:0.81.2:l的摩爾比制成；所述的復(fù)合催化劑的制備方法如下堿金屬氧化物、二元胺和二元酸在20(TC條件下加熱lh。本發(fā)明通過(guò)使用特殊催化劑合成了一種含有大量極性基團(tuán)的酚醛樹(shù)脂，涂覆在纖維表面，可以顯著提高纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度，并且對(duì)玻璃纖維、炭纖維、芳綸纖維和石英纖維等都具有良好的粘接效果，可以廣泛使用在航空器部件，雷達(dá)天線罩，發(fā)動(dòng)機(jī)殼體部件以及各種玻璃鋼材料制品等纖維的處理。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一本實(shí)施方式的酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑由酚醛樹(shù)脂和溶劑組成；其中酚醛樹(shù)脂占酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑總重量的1530%;所述的酚醛樹(shù)脂按重量份數(shù)比由IOO份的苯酚、100120份的甲醛和1013份的復(fù)合催化劑經(jīng)過(guò)縮聚反應(yīng)制成；復(fù)合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.1~0.5:(X81.2:1的摩爾制成；所述的溶劑是純度為95%的乙醇。本實(shí)施方式中的原材料純度均為工業(yè)級(jí)。具體實(shí)施方式二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)在于酚醛樹(shù)脂濃度為1824%。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)在于酚醛樹(shù)脂濃度為20%。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)在于酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑的酚醛樹(shù)脂按重量份數(shù)比由IOO份的苯酚、IOO份的甲醛和10份的復(fù)合催化劑經(jīng)過(guò)縮聚反應(yīng)制成。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)在于酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑的酚醛樹(shù)脂按重量份數(shù)比由100份的苯酚、110份的甲醛和11份的復(fù)合催化劑經(jīng)過(guò)縮聚反應(yīng)制成。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)在于酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑的酚醛樹(shù)脂按重量份數(shù)比由100份的苯酚、120份的甲醛和12份的復(fù)合催化劑經(jīng)過(guò)縮聚反應(yīng)制成。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)在于酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑的酚醛樹(shù)脂按重量份數(shù)比由100份的苯酚、100份的甲醛和13份的復(fù)合催化劑經(jīng)過(guò)縮聚反應(yīng)制成。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)在于堿金屬氧化物為ZnO或BaO。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)在于二元胺為已二胺、乙二胺或4'，4-二胺基二苯甲烷。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)在于二元酸為已二酸、乙二酸或順丁烯二酸酐。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)在于復(fù)合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.2:1:l的摩爾比制成。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式十二本實(shí)施方式中酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑制備方法的步驟如下一、在室溫條件下，將苯酚和甲醛攪拌混合至均勻；二、加入復(fù)合催化劑，升溫至70100。C進(jìn)行縮聚反應(yīng)并以300600r/min的速度攪拌1.53h;三、然后在真空度為5070mmHg條件下減壓蒸餾至產(chǎn)物折光指數(shù)達(dá)到1.625，即得到粘稠液態(tài)樹(shù)脂，再加入純度為95%的乙醇配成質(zhì)量百分比濃度為1530%的酚醛樹(shù)脂乙醇溶液；即得到酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑；其中原材料按重量份配比苯酚100份、甲醛100~120份和復(fù)合催化劑1013份，復(fù)合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.10.5:0.8~1.2:l的摩爾比制成。具體實(shí)施方式十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十二不同的是復(fù)合催化劑的制備方法如下堿金屬氧化物、二元胺和二元酸在200。C條件下加熱lh。其他反應(yīng)步驟與具體實(shí)施方式十二相同。采用下述試驗(yàn)證明本發(fā)明的效果，試驗(yàn)具體內(nèi)容如下下述試驗(yàn)采用的酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑由酚醛樹(shù)脂和乙醇組成；其中酚醛樹(shù)脂占酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑總重量的20%;所述的酚醛樹(shù)脂由下列成分按重量份經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)制得苯酚100份、甲醛IIO份和復(fù)合催化劑10份；復(fù)合催化劑由ZnO、已二胺和己二酸按0.2:1:l的摩爾比制成；其制備方法如下一、室溫條件下，將苯酚和甲醛攪拌混合至均勻；二、加入復(fù)合催化劑，升溫至80。C，以500r/min的速度攪拌2h;三、然后在真空度60mmHg條件下減壓蒸餾至產(chǎn)物折光指數(shù)達(dá)到1.625，得到粘稠液態(tài)樹(shù)脂，再加入純度為95%的乙醇配成質(zhì)量百分比濃度為20%的酚醛樹(shù)脂乙醇溶液。1、粘接金屬的測(cè)試本發(fā)明的酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑粘接鋼試片的粘接強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果如表1:表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>2、處瑪纖維處理纖維試驗(yàn)一采用的方法先將纖維浸漬到酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑中，然后18(TC固化lh，再浸漬到基體樹(shù)脂中，最后將纖維并行排布放入特定的模具中固化。用酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑處理以下幾種纖維，然后制得纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，測(cè)試其層間剪切強(qiáng)度，結(jié)果如表2:表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>處理纖維試驗(yàn)二采用的方法先將纖維浸漬到酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑中，處理后的纖維浸漬到基體樹(shù)脂中，最后將纖維并行排布放入特定的模具中固用酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑處理以下幾種纖維，然后制得纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，測(cè)試其層間剪切強(qiáng)度，結(jié)果如表3:表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、一種酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑，其特征在于酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑由酚醛樹(shù)脂和溶劑組成；其中酚醛樹(shù)脂占酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑總重量的15～30％；所述的酚醛樹(shù)脂按重量份數(shù)比由100份的苯酚、100～120份的甲醛和10～13份的復(fù)合催化劑經(jīng)過(guò)縮聚反應(yīng)制成；復(fù)合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.1～0.5∶0.8～1.2∶1的摩爾比制成；所述的溶劑是純度為95％的乙醇。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑，其特征在于酚醛樹(shù)脂濃度為20%。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑，其特征在于酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑的酚醛樹(shù)脂按重量份數(shù)比由IOO份的苯酚、IIO份的甲醛和11份的復(fù)合催化劑經(jīng)過(guò)縮聚反應(yīng)制成。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑，其特征在于酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑的酚醛樹(shù)脂按重量份數(shù)比由IOO份的苯酚、120份的甲醛和11份的復(fù)合催化劑經(jīng)過(guò)縮聚反應(yīng)制成。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑，其特征在于復(fù)合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.2:1:l的摩爾比制成。6、根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑，其特征在于堿金屬氧化物為ZnO或BaO;二元胺為己二胺、乙二胺或4'，4-二胺基二苯甲垸；二元酸為已二酸、乙二酸或順丁烯二酸酐。7、如權(quán)利要求1所述的酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑的制備方法，其特征在于該方法的步驟如下一、在室溫條件下，將苯酚和甲醛攪拌混合至均勻；二、加入復(fù)合催化劑，升溫至7010(TC，以300600r/min的速度攪拌1.53h;三、然后在真空度為5070mmHg條件下減壓蒸餾至產(chǎn)物折光指數(shù)達(dá)到1.625，即得到粘稠液態(tài)樹(shù)脂，再加入純度為95%的乙醇配成質(zhì)量百分比濃度為1530%的酚醛樹(shù)脂乙醇溶液；即得到酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑；其中原材料按重量份配比苯酚100份、甲醛100-120份和復(fù)合催化劑1013份，復(fù)合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.10.5:0.8~1.2:l的摩爾比制成。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑的制備方法，其特征在于在步驟二中加入的復(fù)合催化劑的制備方法如下堿金屬氧化物、二元胺和二元酸在20(TC條件下加熱lh。9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑的制備方法，其特征在于在步驟一中的反應(yīng)溫度為70°C。全文摘要酚醛樹(shù)脂型纖維處理劑及其制備方法，它涉及一種纖維處理劑及其制備方法。本發(fā)明解決了目前纖維處理劑效果不佳，只能對(duì)一種或者兩種類(lèi)型纖維有效，而對(duì)其他類(lèi)型纖維無(wú)效的問(wèn)題。本發(fā)明產(chǎn)品由15～30％酚醛樹(shù)脂和70～85％溶劑組成；酚醛樹(shù)脂由100份苯酚、100～120份甲醛和10～13份復(fù)合催化劑經(jīng)縮聚反應(yīng)制成；復(fù)合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.1～0.5∶0.8～1.2∶1的摩爾比制成；其制備方法如下一、在室溫下將苯酚和甲醛攪拌混勻；二、加入復(fù)合催化劑，升溫，攪拌1.5～3h；三、減壓蒸餾后加乙醇。本發(fā)明的產(chǎn)品可顯著提高復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度，并對(duì)多種類(lèi)型纖維都有顯著效果，還可作復(fù)合材料基體樹(shù)脂和膠粘劑使用。文檔編號(hào)D06M101/30GK101126206SQ20071007263公開(kāi)日2008年2月20日申請(qǐng)日期2007年8月8日優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日發(fā)明者牛永安,超王,韜蘇申請(qǐng)人:黑龍江省石油化學(xué)研究院