一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑及其制法
【專利摘要】一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑組成和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：主漿料：0.1%～2%,納米材料：0.01%～1%,乳化劑：0.05%～2%,分散劑：0.05%～0.1%,有機(jī)溶劑：0.15%～8%,去離子水：86.9%～99.64%。本發(fā)明具有與碳纖維間的界面結(jié)合強(qiáng)度高，上漿后碳纖維表面自由能不低于55mN/m的優(yōu)點。
【專利說明】一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑及其制法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于碳纖維上漿劑【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑及其制法。
技術(shù)背景
[0002]近年來，針對傳統(tǒng)聚芳醚類樹脂耐溫性與溶解性成反向變化關(guān)系的問題，一系列含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的新型聚芳醚類樹脂被研制出來。該類樹脂作為復(fù)合材料基體使用時，常采用具備優(yōu)異力學(xué)性能的碳纖維作為增強(qiáng)體，為充分發(fā)揮碳纖維的增強(qiáng)作用，獲取樹脂與纖維間高品質(zhì)的界面結(jié)合成為關(guān)鍵。
[0003]碳纖維與基體樹脂間界面是以碳纖維表面上漿劑為主體形成的過渡層，因此碳纖維表面上漿劑與基體樹脂間的相容性直接影響界面結(jié)合強(qiáng)度。目前由于環(huán)氧樹脂在碳纖維復(fù)合材料制備中的廣泛應(yīng)用，碳纖維表面上漿劑多為環(huán)氧樹脂類上漿劑，但是環(huán)氧樹脂類上漿劑以環(huán)氧化合物為主漿料，與含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)聚芳醚樹脂間相容性差，嚴(yán)重影響復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度。
[0004]為最大程度獲得上漿劑與基體樹脂間的相容性，宜采用與基體材料同類的樹脂為主漿料制備碳纖維上漿劑。專利CN102660874B中公開了一種以含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)聚芳醚樹脂為主漿料的溶劑型上漿劑，上漿后在碳纖維表面得到含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)聚芳醚樹脂與各類聚氧烯醚類化合物混合的漿層，該漿層較為顯著的改善了碳纖維表面的浸潤性，提高了碳纖維與含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)聚芳醚樹脂間的界面結(jié)合強(qiáng)度。但是，該上漿劑為溶劑型上漿劑，上漿劑中溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)94%以上，并且所用有機(jī)溶劑多為強(qiáng)極性非質(zhì)子溶劑，該類溶劑價格昂貴且毒性大、腐蝕性強(qiáng)，有機(jī)溶劑的使用不但顯著增加原本價格不菲的碳纖維的生產(chǎn)成本，而且易污染車間環(huán)境和影響生產(chǎn)人員健康。鑒于上述關(guān)于溶劑型上漿劑的種種弊端，采用環(huán)保的水性上漿劑是實際工業(yè)生產(chǎn)中的主流發(fā)展方向。
[0005]碳纖維上漿劑大體可以分為三類:溶劑型上漿劑、乳液型上漿劑和水溶性上漿劑。乳液型上漿劑是目前應(yīng)用最為普遍的上漿劑種類，乳液型上漿劑分散相為成本低廉、易于去除的水，并且包含能改善纖維表面潤濕性的乳化劑成分。因此，開發(fā)一種以含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)聚芳醚樹脂為主漿料的乳液型碳纖維上漿劑，與溶劑型上漿劑相比能夠明顯降低有機(jī)溶劑的用量，進(jìn)而降低由有機(jī)溶劑的使用所帶來的各種風(fēng)險，對于滿足以含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)聚芳醚樹脂為主漿料的上漿劑在工業(yè)生產(chǎn)中的實際應(yīng)用具有重要作用。
[0006]此外，在碳纖維表面引入納米尺度的材料，增加纖維的比表面積，強(qiáng)化纖維與基體材料間的機(jī)械嚙合作用，對于提高纖維與基體間的界面結(jié)合強(qiáng)度也具有顯著的效果。專利CN1271276C中公開了一種含納米SiO2的碳纖維上漿劑，通過在纖維表面引入納米SiO2進(jìn)一步提高復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度；專利CN102212967A和CN102817241A中分別公開了一種含碳納米管的碳纖維上漿劑，上漿后在碳纖維表面得到碳納米管雜化的樹脂漿層，通過提高比表面積，強(qiáng)化纖維與樹脂間的范德華力和機(jī)械嚙合力，提高界面結(jié)合強(qiáng)度。但是，現(xiàn)有研究中是將納米材料加入粘度較大的純樹脂或樹脂溶液中進(jìn)行分散，分散效果受樹脂粘度限制，易產(chǎn)生納米材料的團(tuán)聚和沉淀，進(jìn)而影響了納米材料對界面結(jié)合強(qiáng)度的貢獻(xiàn)。因此，開發(fā)一種納米材料在上漿劑中分散性更好的添加方法，對于推動納米材料在改性上漿劑中的工業(yè)化應(yīng)用具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種與碳纖維間的界面結(jié)合強(qiáng)度高，上漿后碳纖維表面自由能不低于55mN/m的含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑及其制備方法。
[0008]本發(fā)明主要針對現(xiàn)有以含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚類樹脂為主漿料上漿劑為溶劑型上漿劑，大量有機(jī)溶劑的使用阻礙該上漿劑在工業(yè)生產(chǎn)中實際應(yīng)用的問題；以及現(xiàn)有在上漿劑中添加納米材料的方法，所獲得的納米組分分散性差，易產(chǎn)生團(tuán)聚和沉淀的問題；更重要的是，針對新興的一系列含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)聚芳醚類樹脂與碳纖維間界面結(jié)合強(qiáng)度低，復(fù)合材料中無法充分發(fā)揮碳纖維增強(qiáng)作用的問題。以含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚類樹脂為主漿料和納米材料制備出乳液型碳纖維上漿劑。
[0009]本發(fā)明的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，其組成和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下:
[0010](I)主漿料:0.1%?2% ;
[0011](2)納米材料:0.01%?1% ;
[0012](3)乳化劑:0.05%?2% ;
[0013](4)分散劑:0.05 % ?0.1 % ;
[0014](5)有機(jī)溶劑:0.15%?8% ;
[0015](6)去離子水:86.9%?".64%。
[0016]如上所述，主漿料為含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚砜樹脂、含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚酮樹脂或含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳砜酮樹脂。
[0017]如上所述，納米材料為平均直徑為10?50nm的納米SiO2、直徑為10?30nm且長度10?30 μ m的羧基化多壁碳納米管或直徑為I?3nm且長度10?20 μ m的羧基化單壁碳納米管。
[0018]如上所述，乳化劑為脂肪醇聚氧乙烯醚類化合物、蓖麻油聚氧乙烯醚類化合物或烷基酚聚氧乙烯醚類化合物。其中，脂肪醇聚氧乙烯醚類化合物中特別適合的是AE0-3、AE0-7或AE0-9，蓖麻油聚氧乙烯醚類化合物中特別適合的是EL-20、EL-30、EL-40或EL-80，烷基酚聚氧乙烯醚類化合物中特別適合的是OP-10、OP-13、OP-15、0P-20、0P-30或0P-40。
[0019]如上所述，分散劑為鈦酸酯類偶聯(lián)劑或鋯化合物類偶聯(lián)劑。其中，鈦酸酯類偶聯(lián)劑中特別適合的是NTXlOl或NTX105，鋯化合物類偶聯(lián)劑中特別適合的是Cavco Mod系列鋁鋯酸酯偶聯(lián)劑。
[0020]如上所述，有機(jī)溶劑為二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或氮甲基吡咯烷酮。
[0021]一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑的制法，具體是通過以下步驟實現(xiàn)的:
[0022](I)按照前述上漿劑組成中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍，分別稱取主漿料、納米材料、乳化劑、分散劑、有機(jī)溶劑和去離子水；
[0023](2)將納米材料和分散劑一同加入到去離子水中，控制體系溫度為40?80°C，超聲分散10?30min,制備納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液；
[0024](3)將主漿料溶解于有機(jī)溶劑中，再加入乳化劑，控制主漿料溶液的溫度為50?80°C，并通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為12000?22000rpm條件下，高速攪拌5?IOmin ；
[0025](4)在保持乳化機(jī)轉(zhuǎn)速不變條件下，將步驟(2)的穩(wěn)定分散液加入到步驟(3)所得體系中，并繼續(xù)高速攪拌60?120min，即得到含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑。
[0026]本發(fā)明的有益效果:
[0027](I)本發(fā)明所提供的上漿劑屬于乳液型上漿劑，將上漿劑中有機(jī)溶劑的含量由溶劑型上漿劑的高于94%，大幅度降低為低于8%。降低有機(jī)溶劑的含量能夠明顯縮減上漿劑及上漿碳纖維的生產(chǎn)成本，更重要的是將有機(jī)溶劑對上漿操作人員的安全和設(shè)備的可靠性危害降低至可以忽略的程度，滿足了碳纖維工業(yè)生產(chǎn)中對乳液型上漿劑的需求。
[0028](2)本發(fā)明所提供的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，所含乳化劑屬于親水性，有助于提高纖維表面的浸潤性，通過控制乳化劑的種類和添加量能夠明顯提高碳纖維表面自由能。此外，所含的納米材料能提高纖維的表面粗糙度，增加比表面積，也能夠提高纖維的表面自由能。二者的作用效果疊加，能夠?qū)崿F(xiàn)上漿后纖維的表面自由能不低于55mN/m。
[0029]其中，關(guān)于表面自由能的計算具體為:以二碘甲烷和去離子水為測試液體，首先通過動態(tài)接觸角測量儀，采用吊片法分別獲得碳纖維與兩種測試液體間動態(tài)接觸角，然后根據(jù)雙液法(詳見:賀福著，化學(xué)工業(yè)出版社，2010年7月出版，《碳纖維及石墨纖維》，第285頁)計算得到碳纖維表面自由能。
[0030](3)本發(fā)明所提供的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑的制備方法，通過先將納米材料分散于粘度明顯低于含樹脂體系的水中，可以實現(xiàn)納米材料在最終產(chǎn)品上漿劑中的更優(yōu)的分散性及穩(wěn)定性。另外，通過控制乳化劑與主漿料的配比，以及直接將乳化劑添加至主漿料溶液的添加方式，可實現(xiàn)簡單的高速攪拌即可制備高貯存穩(wěn)定性不低于2個月的上漿劑。
[0031](4)本發(fā)明所提供的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，主要用于提高含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚類樹脂與碳纖維之間的界面結(jié)合強(qiáng)度。由于所采用的主漿料與目標(biāo)增強(qiáng)樹脂同類，相容性好，且上漿后纖維的表面自由能高，潤濕性能好，易于實現(xiàn)纖維與基體樹脂間的分子接觸，獲得強(qiáng)化的界面結(jié)合強(qiáng)度。此外，納米材料提高的纖維比表面積，有助于提高纖維與基體樹脂間的機(jī)械嚙合作用，從而達(dá)到進(jìn)一步提高纖維與基體樹脂間界面結(jié)合強(qiáng)度的目的。對比纖維上漿前后和與主漿料同類樹脂間的界面剪切強(qiáng)度，提高幅度不低于50%。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0033]應(yīng)注意，此處的實施例僅用于說明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明的范圍。
[0034]還應(yīng)注意，在閱讀本發(fā)明的內(nèi)容后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明所做的各種改動或修改，這些等價形式同樣屬于所附權(quán)利要求書的限定范圍內(nèi)。
[0035]實施例1
[0036]分別稱取主漿料含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚砜樹脂0.lg、平均直徑50nm的納米SiO20.01g、AE0-7乳化劑0.05g、NTXlOl分散劑0.05g、有機(jī)溶劑二甲基亞砜0.15g和去離子水99.64g。將納米材料和分散劑一同加入到去離子水中，控制體系溫度為40°C，超聲分散lOmin，得到納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液；然后，將主漿料溶解于有機(jī)溶劑中，再加入乳化劑，控制主漿料溶液的溫度為50°C，并通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為12000rpm條件下，高速攪拌5min ;接著，將納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液，在保持乳化機(jī)轉(zhuǎn)速不變條件下，加入到主漿料溶液中，并繼續(xù)高速攪拌60min，即得到含有納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，該上漿劑中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表I。
[0037]實施例2
[0038]分別稱取主漿料含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚砜樹脂2g、平均直徑IOnm的納米Si02lg、EL-40乳化劑2g、NTXlOl分散劑0.lg、有機(jī)溶劑二甲基亞砜Sg和去離子水86.9g。將納米材料和分散劑一同加入到去離子水中，控制體系溫度為50°C，超聲分散15min，制備納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液；然后，將主漿料溶解于有機(jī)溶劑中，再加入乳化劑，控制主漿料溶液的溫度為55°C，并通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為16000rpm條件下，高速攪拌6min ;接著，將納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液，在保持乳化機(jī)轉(zhuǎn)速不變條件下，加入到主漿料溶液中，并繼續(xù)高速攪拌70min，即得到含有納米材料的乳液型碳纖維上漿齊U，該上漿劑中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表I。
[0039]實施例3
[0040]分別稱取主漿料含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚砜樹脂2g、平均直徑30nm的納米SiO20.0lg、OP-1O乳化劑lg、NTX105分散劑0.05g、有機(jī)溶劑二甲基亞砜8g和去離子水88.94g。將納米材料和分散劑一同加入到去離子水中，控制體系溫度為60°C，超聲分散20min，制備納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液；然后，將主漿料溶解于有機(jī)溶劑中，再加入乳化劑，控制主漿料溶液的溫度為60°C，并通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為22000rpm條件下，高速攪拌7min ;接著，將納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液，在保持乳化機(jī)轉(zhuǎn)速不變條件下，加入到主漿料溶液中，并繼續(xù)高速攪拌80min，即得到含有納米材料的乳液型碳纖維上漿齊U，該上漿劑中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表I。
[0041]實施例4
[0042]分別稱取主漿料含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚酮樹脂lg、平均直徑為IOnm和平均長度30 μ m的羧基化多壁碳納米管0.5g、AE0-3乳化劑1.5g、NTX105分散劑0.07g、有機(jī)溶劑二甲基甲酰胺5g和去離子水91.93g。將納米材料和分散劑一同加入到去離子水中，控制體系溫度為70°C,超聲分散25min,制備納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液；然后，將主漿料溶解于有機(jī)溶劑中，再加入乳化劑，控制主漿料溶液的溫度為65°C，并通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為12000rpm條件下,高速攪拌8min ;接著,將納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液，在保持乳化機(jī)轉(zhuǎn)速不變條件下，加入到主漿料溶液中，并繼續(xù)高速攪拌90min，即得到含有納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，該上漿劑中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表I。
[0043]實施例5
[0044]分別稱取主漿料含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚酮樹脂0.5g、平均直徑為30nm和平均長度20 μ m的羧基化多壁碳納米管0.05g、0P-20乳化劑0.7g、NTX101分散劑0.05g、有機(jī)溶劑二甲基乙酰胺4g和去離子水94.7g。將納米材料和分散劑一同加入到去離子水中，控制體系溫度為80°C,超聲分散30min,制備納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液；然后，將主漿料溶解于有機(jī)溶劑中，再加入乳化劑，控制主漿料溶液的溫度為70°C，并通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為12000rpm條件下,高速攪拌9min ;接著,將納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液，在保持乳化機(jī)轉(zhuǎn)速不變條件下，加入到主漿料溶液中，并繼續(xù)高速攪拌lOOmin，即得到含有納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，該上漿劑中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1。
[0045]實施例6
[0046]分別稱取主漿料含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚酮樹脂1.5g、平均直徑為30nm和平均長度30 μ m的羧基化多壁碳納米管0.8g、0P-40乳化劑1.7g、NTX105分散劑0.08g、有機(jī)溶劑二甲基甲酰胺6g和去離子水89.92g。將納米材料和分散劑一同加入到去離子水中，控制體系溫度為66°C,超聲分散30min,制備納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液；然后，將主漿料溶解于有機(jī)溶劑中，再加入乳化劑，控制主漿料溶液的溫度為75°C，并通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為12000rpm條件下,高速攪拌IOmin ;接著,將納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液，在保持乳化機(jī)轉(zhuǎn)速不變條件下，加入到主漿料溶液中，并繼續(xù)高速攪拌llOmin，即得到含有納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，該上漿劑中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1。
[0047]實施例7
[0048]分別稱取主漿料含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳砜酮樹脂0.Sg、平均直徑為3nm且平均長度20 μ m羧基化單壁碳納米管0.03g、EL-80乳化劑2g、NTX105分散劑0.08g、有機(jī)溶劑氮甲基吡咯烷酮Sg和去離子水89.09g。將納米材料和分散劑一同加入到去離子水中，控制體系溫度為78°C,超聲分散30min,制備納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液；然后,將主漿料溶解于有機(jī)溶劑中，再加入乳化劑，控制主漿料溶液的溫度為80°C，并通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為12000rpm條件下,高速攪拌IOmin ;接著,將納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液，在保持乳化機(jī)轉(zhuǎn)速不變條件下，加入到主漿料溶液中，并繼續(xù)高速攪拌120min，即得到含有納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，該上漿劑中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1。
[0049]實施例8
[0050]分別稱取主漿料含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳砜酮樹脂1.7g、平均直徑為Inm且平均長度20 μ m的羧基化單壁碳納米管1.3g、0P-15乳化劑1.7g、NTX101分散劑0.06g、有機(jī)溶劑氮甲基吡咯烷酮Sg和去離子水87.24g。將納米材料和分散劑一同加入到去離子水中，控制體系溫度為55°C,超聲分散30min,制備納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液；然后，將主漿料溶解于有機(jī)溶劑中，再加入乳化劑，控制主漿料溶液的溫度為50°C，并通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為12000rpm條件下,高速攪拌IOmin ;接著,將納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液，在保持乳化機(jī)轉(zhuǎn)速不變條件下，加入到主漿料溶液中，并繼續(xù)高速攪拌120min，即得到含有納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，該上漿劑中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1。
[0051]實施例9
[0052]分別稱取主漿料含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳砜酮樹脂1.3g、平均直徑為Inm且平均長度?ο μ m的羧基化單壁碳納米管0.7g、AE0-9乳化劑1.5g、NTX101分散劑0.08g、有機(jī)溶劑氮甲基吡咯烷酮6g和去離子水90.42g。將納米材料和分散劑一同加入到去離子水中，控制體系溫度為45°C,超聲分散30min,制備納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液；然后，將主漿料溶解于有機(jī)溶劑中，再加入乳化劑，控制主漿料溶液的溫度為50°C，并通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為12000rpm條件下,高速攪拌IOmin ;接著,將納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液，在保持乳化機(jī)轉(zhuǎn)速不變條件下，加入到主漿料溶液中，并繼續(xù)高速攪拌120min，即得到含有納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，該上漿劑中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1。
[0053]表1
[0054]
【權(quán)利要求】
1.一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，其特征在于其組成和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為: (1)主漿料:0.1%~2% ； (2)納米材料:0.01%~1% ； (3)乳化劑:0.05%~2% ； (4)分散劑:0.05% ~0.1% ； (5)有機(jī)溶劑:0.15%~8%;
(6)去離子水:86.9% ~99.64%ο
2.如權(quán)利要求1所述的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，其特征在于所述主漿料為含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚砜樹脂、含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚酮樹脂或含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳砜酮樹脂。
3.如權(quán)利要求1所述的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，其特征在于所述的納米材料為平均直徑為10~50nm的納米SiO2、直徑為10~30nm且長度10~30 μ m的羧基化多壁碳納米管或直徑為I~3nm且長度10~20 μ m的羧基化單壁碳納米管。
4.如權(quán)利要求1所述的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，其特征在于所述的乳化劑為脂肪醇聚氧乙烯醚類化合物、蓖麻油聚氧乙烯醚類化合物或烷基酚聚氧乙烯醚類化合物。
5.如權(quán)利要求4所述的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，其特征在于所述的脂肪醇聚氧乙烯醚類化合物是AE0-3、AE0-7或AE0-9。
6.如權(quán)利要求4所述的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，其特征在于所述的蓖麻油聚氧乙烯醚類化合物是EL-20、EL-30、EL-40或EL-80。
7.如權(quán)利要求4所述的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，其特征在于所述的烷基酚聚氧乙烯醚類化合物是0P-10、OP-13、OP-15、0P-20、0P-30或0P-40。
8.如權(quán)利要求1所述的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，其特征在于所述的分散劑為鈦酸酯類偶聯(lián)劑或鋯化合物類偶聯(lián)劑。
9.如權(quán)利要求8所述的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，其特征在于所述的鈦酸酯類偶聯(lián)劑是NTXlOl或NTX105。
10.如權(quán)利要求8所述的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，其特征在于所述的鋯化合物類偶聯(lián)劑是Cavco Mod系列鋁鋯酸酯偶聯(lián)劑。
11.如權(quán)利要求1所述的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑，其特征在于所述的有機(jī)溶劑為二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或氮甲基吡咯烷酮。
12.如權(quán)利要求1一 11任一項所述的一種含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)按照前述上漿劑組成中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍，分別稱取主漿料、納米材料、乳化劑、分散劑、有機(jī)溶劑和去離子水； (2)將納米材料和分散劑一同加入到去離子水中，控制體系溫度為40~80°C，超聲分散10~30min,制備納米材料在去離子水中的穩(wěn)定分散液； (3)將主漿料溶解于有機(jī)溶劑中，再加入乳化劑，控制主漿料溶液的溫度為50~80°C，并通過乳化機(jī)在轉(zhuǎn)速為12000~22000rpm條件下，高速攪拌5~IOmin ；(4)在保持乳化機(jī)轉(zhuǎn)速不變條件下，將步驟(2)的穩(wěn)定分散液加入到步驟(3)所得體系中，并繼 續(xù)高速攪拌60~120min，即得到含納米材料的乳液型碳纖維上漿劑。
【文檔編號】D06M15/63GK104005234SQ201410254964
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】呂春祥, 張壽春, 原浩杰 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所