專利名稱：：一種耐高溫酚醛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。
背景技術(shù)：
：隨著科技發(fā)展以及嚴酷環(huán)境下對材料性能的要求，涌現(xiàn)出大量的高性能樹脂，聚芳基乙炔(PAA)及其改性樹脂是一類新型的高性能樹脂，這些高聚物就具有優(yōu)異的耐熱性能，主要應用在航空航天高
技術(shù)領(lǐng)域：
。石英纖維增強聚芳基乙炔(PAA)及其改性樹脂基復合材料是一種高溫使用的高性能復合材料，但是在50(TC的高溫條件下使用時會發(fā)生熱分解并產(chǎn)生氣泡，這種破壞發(fā)生在復合材料界面和樹脂內(nèi)部，導致復合材料鼓泡，力學性能顯著下降，限制了其使用溫度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決石英纖維增強聚芳基乙炔(PAA)及其改性樹脂基復合材料界面結(jié)合力差，高溫產(chǎn)生氣泡等問題，而提供了一種耐高溫酚醛型纖維處理劑及其制備方法。本發(fā)明針對聚芳基乙炔(PAA)及其改性樹脂的結(jié)構(gòu)特點和固化交聯(lián)反應方式，對纖維進行表面改性，并實現(xiàn)了在聚芳基乙炔(PAA)及其改性樹脂與纖維間形成了相匹配的界面層，使其與纖維間形成化學鍵從而提高復合材料的界面強度，充分發(fā)揮增強纖維和聚芳基乙炔(PAA)及其改性樹脂基體優(yōu)異的高耐熱性；而且高溫下可以吸收聚芳基乙炔(PAA)及其改性樹脂熱分解產(chǎn)生的小分子，消除高溫鼓泡現(xiàn)象，從而提高其使用溫度。本發(fā)明的耐高溫酚醛型纖維處理劑是向100~110重量份苯酚和115~135重量份甲醛反應后的產(chǎn)物中加入乙酸乙酯溶劑配制成重量百分比濃度為70~80%的酚醛樹脂的乙酸乙酯溶液而成，苯酚和甲醛的反應中使用了2~3重量份的催化劑A、10-15重量份的催化劑B及10~12重量份的催化劑C，其中催化劑A是由ZnO、NaOH和KOH按1:1:1的重量比組成，催化劑B是由A12(S04)3、A1C13和FeCl3按1:1:1的重量比組成，催化劑C是由Ti(OC4H9)4、正硅酸乙酯和硼酸酯按2:1:l的重量比組成。上述的耐高溫酚醛型纖維處理劑的制備方法是由下述反應實現(xiàn)的一、取100110重量份苯酚和115-135重量份甲醛加入反應器，再向反應器中加入23重量份的催化劑A,催化劑A是由ZnO、NaOH和KOH按l:1:1的重量比組成，然后在80100'C條件下反應4h;二、向反應容器中再加入10-15重量份的催化劑B，催化劑B是由A12(S04)3、A1C13和FeCl3按l:1:1的重量比組成，然后在IO(TC條件下反應12h;三、向反應器中再加入1012重量份的催化劑C，催化劑C是由Ti(OC4H9)4、正硅酸乙酯和硼酸酯按2:1:l的重量比組成，待催化劑C完全溶解后進行減壓蒸餾；當反應體系減壓至12(TC時停止減壓蒸餾，同時加入乙酸乙酯溶劑配制成重量百分比濃度為7080%酚醛樹脂的乙酸乙酯溶液；即得到耐高溫酚醛型纖維處理劑。本發(fā)明的產(chǎn)品處理后的復合材料能在50(TC的高溫條件下使用的。相對于未經(jīng)本發(fā)明處理劑的復合材料，經(jīng)本發(fā)明產(chǎn)品處理后的層間剪切強度提高了50%以上，并且其壓縮強度提高了25%以上，壓縮摸量提高了29.5%以上，拉伸強度提高了35.2%以上，拉伸模量提高了12.2%以上；而且復合材料的介電性能也有一定的提高。具體實施例方式具體實施方式一本實施方式的耐高溫酚醛型纖維處理劑是向100110重量份苯酚和115~135重量份甲醛反應后的產(chǎn)物中加入乙酸乙酯溶劑配制成重量百分比濃度為70~80%的酚醛樹脂的乙酸乙酯溶液而成，苯酚和甲醛的反應中使用了2~3重量份的催化劑A、10~15重量份的催化劑B及10~12重量份的催化劑C，其中催化劑A是由ZnO、NaOH和KOH按1:1:1的重量比組成，催化劑B是由A12(S04)3、A1C13和FeCl3按1:h1的重量比組成，催化劑C是由Ti(OCtH9)4、正硅酸乙酯和硼酸酯按2:1:l的重量比組成。具體實施方式二本實施方式與具體實施方式一不同的是催化劑A的用量為2.2~2.8重量份。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式三本實施方式與具體實施方式一不同的是催化劑A的用量為2.5重量份。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式四本實施方式與具體實施方式一不同的是催化劑B的用量為1214重量份。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式五本實施方式與具體實施方式一不同的是催化劑B的用量為13重量份。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式六本實施方式與具體實施方式一不同的是催化劑C的用量為10.5~11.5重量份。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式七本實施方式與具體實施方式一不同的是催化劑C的用量為11重量份。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式八本實施方式與具體實施方式一不同的是耐高溫酚醛型纖維處理劑的重量百分比濃度為80%。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式九:本實施方式耐高溫酚醛型纖維處理劑的制備方法是由下述反應實現(xiàn)的一、取100110重量份苯酚和115~135重量份甲醛加入反應器，再向反應器中加入2~3重量份的催化劑A,催化劑A是由ZnO、NaOH和KOH按l:1:l的重量比組成，然后在80100。C條件下反應4h;二、向反應容器中再加入1015重量份的催化劑B，催化劑B是由A12(S04)3、A1C13禾flFeCl3按l:1:l的重量比組成，然后在IO(TC條件下反應12h;三、向反應器中再加入10~12重量份的催化劑C，催化劑C是由Ti(OC4H9)4、正硅酸乙酯和硼酸酯按2:1:1的重量比組成，待催化劑C完全溶解后進行減壓蒸餾；當反應體系減壓至12(TC時停止減壓蒸餾，同時加入乙酸乙酯溶劑配制成重量百分比濃度為70~80%酚醛樹脂的乙酸乙酯溶液；即得到耐高溫酚醛型纖維處理劑。-本發(fā)明耐高溫酚醛型纖維處理劑黏度為200~300mPa-s。具體實施方式十本實施方式與具體實施方式九不同的是在步驟一中催化劑A的用量為2.22.8重量份。其它反應步驟與具體實施方式九相同。具體實施方式十一本實施方式與具體實施方式九不同的是在步驟一中催化劑A的用量為2.5重量份。其它反應步驟與具體實施方式九相同。具體實施方式十二本實施方式與具體實施方式九不同的是在步驟二中催化劑B的用量為12~14重量份。其它反應步驟與具體實施方式九相同。具體實施方式十三本實施方式與具體實施方式九不同的是在步驟二中催化劑B的用量為13重量份。其它反應步驟與具體實施方式九相同。具體實施方式十四本實施方式與具體實施方式九不同的是在步驟三中催化劑C的用量為10.5~11.5重量份。其它反應步驟與具體實施方式九相同。具體實施方式十五本實施方式與具體實施方式九不同的是在步驟三中催化劑C的用量為11重量份。其它反應步驟與具體實施方式九相同。具體實施方式十六本實施方式與具體實施方式九不同的是在步驟三中制得耐高溫酚醛型纖維處理劑的重量百分比濃度為80%。其它與具體實施例方式九相同。具體實施方式十七本實施方式耐高溫酚醛型纖維處理劑的制備方法是由下述反應實現(xiàn)的一、取105重量份苯酚和120重量份甲醛加入反應器，再向反應器中加入2.5重量份的催化劑A，催化劑A是由ZnO、NaOH和KOH按1:1:1的重量比組成，然后在卯"C條件下反應4h;二、向反應容器中再加入13重量份的催化劑B，催化劑B是由A12(S04)3、A1C13和FeCl3按1:1:1的重量比組成，然后在10(TC條件下反應2h;三、向反應器中再加入11重量份的催化劑C，催化劑C是由Ti(OC4H9)4、正硅酸乙酯和硼酸酯按2:1:l的重量比組成，待催化劑C完全溶解后進行減壓蒸餾；當反應體系減壓至12(TC時停止減壓蒸餾，同時加入乙酸乙酯溶劑配制成重量百分比濃度為80%酚醛樹脂的乙酸乙酯溶液；即得到耐高溫酚醛型纖維處理劑。本實施方式中耐高溫酚醛型纖維處理劑的黏度為250mPa-s。先將纖維浸漬到耐高溫酚醛型纖維處理劑中，然后180'C固化lh，再浸漬到聚芳基乙炔(PAA)及其改性樹脂中，或?qū)⑻幚韯┡c聚芳基乙炔(PAA)及其改性樹脂混合后再將浸漬纖維并行排布放入特定的模具中固化；得到復合材料，然后對其性能進行檢測l.層間剪切強度的測定經(jīng)過500C處理10min后，復合材料的層間剪切強度提高了50%以上(參見表1)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>2.其他力學性能的測定復合材料的各方面力學性能的數(shù)據(jù)如表2:表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表2中的數(shù)據(jù)可以看出，使用處理劑之后，復合材料的性能得到了綜合提升，可見，這種處理劑對這些纖維增強復合材料的界面處理是行之有效的。3.電性能的測定復合材料的各方面電性能的數(shù)據(jù)如表3:表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表3可以看出，使用處理劑處理纖維后所得到的復合材料的介電性能有一定的提高，這對很多電子和電工制品是非常有實用意義的。權(quán)利要求1、一種耐高溫酚醛型纖維處理劑，其特征在于耐高溫酚醛型纖維處理劑是向100～110重量份苯酚和115～135重量份甲醛反應后的產(chǎn)物中加入乙酸乙酯溶劑配制成重量百分比濃度為70～80％的酚醛樹脂的乙酸乙酯溶液而成，苯酚和甲醛的反應中使用了2～3重量份的催化劑A、10～15重量份的催化劑B及10～12重量份的催化劑C，其中催化劑A是由ZnO、NaOH和KOH按1∶1∶1的重量比組成，催化劑B是由Al2(SO4)3、AlCl3和FeCl3按1∶1∶1的重量比組成，催化劑C是由Ti(OC4H9)4、正硅酸乙酯和硼酸酯按2∶1∶1的重量比組成。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫酚酸型纖維處理劑，其特征在于催化劑A的用量為2.2~2.8重量份。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫酚醛型纖維處理劑，其特征在于催化劑B的用量為12~14重量份。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫酚醛型纖維處理劑，其特征在于催化劑C的用量為10.5~11.5重量份。5、制備權(quán)利要求1所述的耐高溫酚醛型纖維處理劑的方法，其特征在于耐高溫酚醛型纖維處理劑的制備方法是由下述反應實現(xiàn)的一、取100~110重量份苯酚和115-135重量份甲醛加入反應器，再向反應器中加入2~3重量份的催化劑A，催化劑A是由ZnO、NaOH和KOH按1:1:1的重量比組成，然后在8010(TC條件下反應4h;二、向反應容器中再加入1015重量份的催化劑B，催化劑B是由A12(S04)3、A1C13和FeCl3按l:1:1的重量比組成，然后在IO(TC條件下反應12h;三、向反應器中再加入10~12重量份的催化劑C,催化劑C是由Ti(OC4H9)4、正硅酸乙酯和硼酸酯按2:1:l的重量比組成，待催化劑C完全溶解后進行減壓蒸餾；當反應體系減壓至12(TC時停止減壓蒸餾，同時加入乙酸乙酯溶劑配制成重量百分比濃度為70~80%酚醛樹脂的乙酸乙酯溶液；即得到耐高溫酚醛型纖維處理劑。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種耐高溫酚醛型纖維處理劑的制備方法，其特征在于在步驟一中催化劑A的用量為2.2~2.8重量份。7、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種耐高溫酚醛型纖維處理劑的制備方法，其特征在于在步驟一中催化劑A的用量為2.5重量份。8、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種耐高溫酚醛型纖維處理劑的制備方法，其特征在于在步驟二中催化劑B的用量為12~14重量份。9、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種耐高溫酚醛型纖維處理劑的制備方法，其特征在于在步驟二中催化劑B的用量為13重量份。10、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種耐高溫酚醛型纖維處理劑的制備方法，其特征在于在步驟三中催化劑C的用量為10.5~11.5重量份。全文摘要一種耐高溫酚醛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)明解決了目前石英纖維增強聚芳基乙炔(PAA)及其它主鏈含芳雜環(huán)的高性能樹脂基復合材料界面結(jié)合差，高溫產(chǎn)生氣泡等問題。本發(fā)明的產(chǎn)品由苯酚、甲醛反應后再加入乙酸乙酯溶劑配制成溶液而成，其制備方法如下一、取苯酚和甲醛，加入催化劑A，于80～100℃條件下反應4h；二、再加入催化劑B，在100℃條件下反應1～2h；三、再加入催化劑C，完全溶解后減壓蒸餾；加入乙酸乙酯配成溶液。本發(fā)明的產(chǎn)品處理后的高性能復合材料能在450～500℃的高溫條件下使用，消除高溫鼓泡現(xiàn)象。相對于未經(jīng)本發(fā)明處理劑的復合材料，經(jīng)本發(fā)明產(chǎn)品處理后的常溫層間剪切強度提高了50％以上。文檔編號D06M15/41GK101195966SQ20071014489公開日2008年6月11日申請日期2007年12月21日優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日發(fā)明者牛永安,超王申請人:黑龍江省石油化學研究院