CN110130109A - 一种新型碳纤维用上浆剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型碳纤维用上浆剂。主要成分为聚氨酯和聚醚，聚氨酯和聚醚的质量比在40%～90%：10%～60%。本发明的优点在于：以主要成分为聚氨酯和聚醚的碳纤维用上浆剂，作为一种非环氧体系的上浆剂，处理后的碳纤维束具有优良的耐磨性和开纤性，作为增强纤维与热固性树脂制备成的预浸料具有优良的表面平滑性，多层预浸料层压效果好，成型后的材料机械性能优良，可以实现短时间均一浸渍，缩短了预浸料的生产周期，提高了生产速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料的增强材料的上浆剂，具体地说是一种新型碳纤维用上浆剂。
背景技术
碳纤维是一种具有优异的机械性能的无机纤维，作为先进复合材料的增强材料大量应用于航空航天、先进制造业以及高端体育用品等领域。
碳纤维在应用时，需要通过各种成型技术，与树脂基材进行成型复合后才能被制备成各种部件。其中，将碳纤维丝束与树脂基材首先制备成预浸料，应用时直接使用预浸料进行成型是工业上的普遍做法。在制备预浸料的过程中，需要将碳纤维丝束或者碳纤维织物含浸在树脂中，使树脂均一的包裹在纤维表面。为了实现均一的浸渍，必须防止纤维上出现毛丝，同时还需要纤维表面与树脂具有良好的亲和性。在纤维表面进行上浆处理，可以有效的提高碳纤维束的集束性和耐摩擦性，减少毛丝的产生。
常用的碳纤维上浆剂是环氧树脂类上浆剂，是将双酚A环氧树脂与乳化剂混合后，通过高速剪切进行乳化，得到的环氧树脂水乳液。使用环氧树脂上浆剂，除了因为环氧树脂具有良好的耐磨性和集束性外，还因为与碳纤维复合的最常用的树脂基材，就是环氧树脂。在成型过程中，纤维表层的环氧树脂上浆剂与同为环氧树脂的基材之间具有良好的亲和性，有利于获得性能更为优异的复合材料。
但是在碳纤维预浸料的制备过程中，需要纤维能够完全开纤，才能实现树脂均一的含浸，但是使用环氧树脂上浆剂的碳纤维束，往往难以做到这一点，这就造成在预浸料中，出现或多或少的树脂浸渍不均一的地方，也就是缺陷。缺陷的存在，会直接影响最终碳纤维部件的机械性能。同时，双酚A是一种类激素物质，会对人体的健康造成危害，目前已经有多国立法限制或者禁止双酚A及其衍生物的使用。
因此，从预浸料制备过程中实现树脂对纤维的均一浸渍，以及作业人员的健康角度考虑，需要开发非环氧树脂类的上浆剂。
在已经公开的非环氧类上浆剂中，聚氨酯是使用最多的。但是仅使用聚氨酯作为上浆剂的主要成分，上浆后碳纤维的集束开纤平衡很难满足实际要求，这主要是因为聚氨酯树脂的粘度难以调节导致。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够使处理后的碳纤维束具有优良的耐磨性和开纤性的新型碳纤维用上浆剂。
为了解决上述技术问题，本发明的新型碳纤维用上浆剂，主要成分为聚氨酯和聚醚，所述的聚氨酯和聚醚的质量比在40%～90%：10%～60%。
所述聚氨酯为芳香族异氰酸酯与聚醚类的反应产物。
所述聚醚具有如下式所示的结构：
R1-O-（CH2CH2O）m-R2
其中R1为碳原子数1～20的烷基或者双酚A、酚基，R2为氢原子或者缩水甘油基 ，m为1～60之间的整数。
所述与芳香族异氰酸酯反应的聚醚类，为脂肪酸聚氧乙烯醚或双酚A聚氧乙烯醚，两种物质中，乙氧基的重复此时均为1～60次。
所述主要成分中还包含有高级脂肪酸酯。
所述高级脂肪酸酯为硬脂酸辛酯或棕榈酸异辛酯。
所述高级脂肪酸酯的质量为聚氨酯与聚醚质量和的5%～20%。
本发明的优点在于：以主要成分为聚氨酯和聚醚的碳纤维用上浆剂，作为一种非环氧体系的上浆剂，处理后的碳纤维束具有优良的耐磨性和开纤性，作为增强纤维与热固性树脂制备成的预浸料具有优良的表面平滑性，多层预浸料层压效果好，成型后的材料机械性能优良，可以实现短时间均一浸渍，缩短了预浸料的生产周期，提高了生产速度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的新型碳纤维用上浆剂作进一步详细说明。
本发明的新型碳纤维用上浆剂，尤其是针对预浸料制备工艺的碳纤维上浆剂，以一定比例的聚氨酯与聚醚共同作为上浆剂的主要成分，使用该上浆剂的纤维束，在预浸料制备过程中，具有良好的耐磨性和开纤性，能够获得性能优良、缺陷少的预浸料。
本发明的主要成分为聚氨酯和聚醚，聚氨酯和聚醚的质量比在40%～90%：10%～60%，其聚氨酯为芳香族异氰酸酯与聚醚类的反应产物，该产物中与芳香族异氰酸酯反应的聚醚类，为脂肪酸聚氧乙烯醚或双酚A聚氧乙烯醚，两种物质中，乙氧基的重复此时均为1～60次。
另外，本发明中主要成分中还包含有高级脂肪酸酯，所说的高级脂肪酸酯为硬脂酸辛酯或棕榈酸异辛酯，所说的高级脂肪酸酯的质量为聚氨酯与聚醚质量和的5%～20%。
经过实践证明，该上浆剂可以实现在预浸料制备过程中，纤维即具有良好的耐磨性，不会出现大量的毛丝断丝，同时又具有良好的开纤性，可以实现树脂对纤维的均一浸渍，
一种碳纤维丝束，表面均一的附着上述的上浆剂，且上浆剂的附着量在0.3%~3%之间。
本发明中使用的聚氨酯树脂，是芳香族异氰酸酯与聚醚的反应物。这里的芳香族异氰酸酯，是指结构中含有芳香环的异氰酸酯，可以是苯基二异氰酸酯、二苯基二异氰酸酯、三苯基2，4二异氰酸酯、联苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）等，从结膜的柔软性和强韧性考虑，以甲苯二异氰酸酯最佳。这里的聚醚，是乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油等多元醇缩合得到的分子中含有乙氧基、丙氧基、丁氧基等至少一种，且末端为羟基的聚醚、四氢呋喃开环聚合得到的端羟基四氢呋喃聚醚、双酚A类多元酚的乙氧基加成物等，其中以聚乙二醇（PEG）为佳。
本发明中作为上浆剂主要成分之一的聚醚，具有如下式所示的结构：
R1-O-（CH2CH2O）m-R2
其中R1为碳原子数1~20的烷基或者双酚A、酚基，R2为氢原子或者缩水甘油基，m为1~60之间的整数。
具体而言，可以是月桂酸聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯缩水甘油醚、双酚A聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚等。其中以月桂酸聚氧乙烯缩水甘油醚、双酚A聚氧乙烯醚为佳。
本发明中，以聚氨酯和聚醚作为上浆剂的主要成分，如果将两者质量总计为100，则聚氨酯应占40~90，聚醚应占10~60.只有在该范围内，上浆后的纤维才能实现最佳的集束-开纤平衡。如果聚氨酯的比例不足40%，则上浆后纤维的耐磨性不足，在预浸料制备过程中容易产生毛丝；如果超过90%，则纤维的开纤性恶化，不能够实现树脂的均一含浸。
本发明中，除了上述聚氨酯和聚醚作为主要成分外，还可以加入高级脂肪酸酯作为第三成分。具体可以硬脂酸甲酯、硬脂酸丙酯、硬脂酸辛酯等硬脂酸酯、棕榈酸异辛酯、甘油三油酸酯等。其中以硬脂酸辛酯和棕榈酸异辛酯为佳。高级脂肪酸的用量，如果将聚氨酯、聚醚和高级脂肪酸酯的全部质量记为100，则高级脂肪酸酯的量应在5~20之间。如果超过20%,会造成成型后复合材料的机械性能明显下降。
本发明中的上浆剂在实际使用时，应将上述几种主要成分分散在水中形成水溶液或水乳液，为了形成稳定的乳液，可以加入一定量的乳化剂。
为了实现本发明的目的，上述上浆剂在纤维上的附着量应在0.3~3%之间，最好是在0.5~1.8%之间。如果不满0.3%，纤维的耐磨性差，在作业过程中容易产生毛丝；如果超过3%，纤维成为坚硬的束状，开纤性能差，无法在树脂中实现均一的含浸。
本发明中将上浆剂赋予纤维的方法不限，浸渍法、喷雾法等都可以，从设备建议性和上浆均一性考虑，以浸渍法为佳。可以通过调节上浆剂浴液的浓度或者压辊的压力、纤维张力等来控制上浆剂在碳纤维上的附着量。
上浆完毕后的纤维应通过干燥设备进行干燥，热风干燥或者热辊等干燥手段均可。
本发明中碳纤维预浸料的制备可以采用热熔法或者溶剂法均可，不作特定限制。预浸料使用的树脂可以根据应用要求进行选择，如环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、双马树脂等，制备成的预浸料中树脂的含量应在20~40%之间。
使用本发明中上浆剂对碳纤维进行处理后，纤维束具有优良的耐磨性和开纤性，作为增强纤维与热固性树脂制备成的预浸料具有优良的表面平滑性，多层预浸料层压效果好，成型后的材料机械性能优良。此外，由于亲和性能良好，可以实现短时间均一浸渍，因而大大缩短了预浸料的生产周期，提高了生产速度。除了单向预浸料外，也适用织物预浸料、缠绕成型、拉挤成型等成型工艺。
本发明的具体实施例中涉及到的检测手段叙述如下：
碳纤维的耐磨性（毛丝量）
将直径2mm不锈钢棒以15mm的间距摆放5根，将待测碳纤维以120o的包角，保持张力200g依次通过，用两片海绵夹住通过后的纤维。纤维以15m/min的速度通过2分钟，根据海绵上吸附的毛丝的重量来判断纤维的耐磨性。
碳纤维的开纤性
将待测碳纤维以120o的包角，保持200g张力通过四根直径15mm的不锈钢导辊，测定通过后的纤维幅宽，以此来判断纤维的开纤性。
层间剪切强度
根据国标GB/T 1450.1-2005的相关规定进行。
实施例1~4 比较例1~2
聚氨酯采用日本DIC公司生产的HYDRAN HW-301，聚醚使用月桂酸聚氧乙烯（15）缩水甘油醚，其分子结构如下：C12H25O（C2H5O）15CH2CHOCH2。高级脂肪酸酯使用硬脂酸辛酯，根据表1所示的质量比例，混合均一后配置成3%的上浆剂浴液。采用浸渍法对12K未上浆的碳纤维进行连续上浆，纤维的运行速度为4m/min。上浆后140℃干燥三分钟，即获得上浆的碳纤维，测定其毛丝量、开纤性和层间剪切强度ILSS，结果显示在表1中。
表1
Claims (7)
1.一种新型碳纤维用上浆剂，其特征在于：主要成分为聚氨酯和聚醚，所述的聚氨酯和聚醚的质量比在40%～90%：10%～60%。
2.按照权利要求1所述的新型碳纤维用上浆剂，其特征在于：所述聚氨酯为芳香族异氰酸酯与聚醚类的反应产物。
3.按照权利要求1所述的新型碳纤维用上浆剂，其特征在于：所述聚醚具有如下式所示的结构：
R1-O-（CH2CH2O）m-R2
其中R1为碳原子数1～20的烷基或者双酚A、酚基，R2为氢原子或者缩水甘油基 ，m为1～60之间的整数。
4.按照权利要求2所述的新型碳纤维用上浆剂，其特征在于：所述与芳香族异氰酸酯反应的聚醚类，为脂肪酸聚氧乙烯醚或双酚A聚氧乙烯醚，两种物质中，乙氧基的重复此时均为1～60次。
5.按照权利要求1～4之一所述的新型碳纤维用上浆剂，其特征在于：所述主要成分中还包含有高级脂肪酸酯。
6.按照权利要求5所述的新型碳纤维用上浆剂，其特征在于：所述高级脂肪酸酯为硬脂酸辛酯或棕榈酸异辛酯。
7.按照权利要求6所述的新型碳纤维用上浆剂，其特征在于：所述高级脂肪酸酯的质量为聚氨酯与聚醚质量和的5%～20%。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110747647A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-02-04 | 武汉纺织大学 | 一种抗菌碳纤维上浆剂乳液及其制备方法与应用 |
| CN112048854A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-08 | 江苏恒神股份有限公司 | 缠绕成型用碳纤维束及其制备方法和应用 |
| CN112873901A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-06-01 | 江苏华曼复合材料科技有限公司 | 新能源汽车电池盒及其制造方法 |
Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10266076A (ja) * | 1997-03-24 | 1998-10-06 | Toho Rayon Co Ltd | サイズ処理された炭素繊維ストランド、及びその炭素繊維ストランドを強化繊維としたプリプレグ、及びその成形物 |
| JP2005320641A (ja) * | 2004-05-06 | 2005-11-17 | Toray Ind Inc | サイジング剤、炭素繊維および炭素繊維強化複合材料 |
| JP2008274520A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-11-13 | Toray Ind Inc | 炭素繊維用サイジング剤および炭素繊維束 |
| WO2011092962A1 (ja) * | 2010-01-28 | 2011-08-04 | ディーエイチ・マテリアル株式会社 | 炭素繊維用サイジング剤、炭素繊維、及びその製造方法、ならびに、炭素繊維を含む成形材料及び成形品 |
| CN102713051A (zh) * | 2010-01-20 | 2012-10-03 | 东丽株式会社 | 碳纤维束 |
| JP2014009290A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Dic Corp | ウレタン樹脂組成物、繊維集束剤、ガラス繊維及び炭素繊維、ならびに、成形材料 |
| CN103748281A (zh) * | 2011-08-22 | 2014-04-23 | 三菱丽阳株式会社 | 碳纤维用上浆剂、其水分散液、附着有上浆剂的碳纤维束、片状物及碳纤维强化复合材 |
| CN103797183A (zh) * | 2011-09-22 | 2014-05-14 | 三洋化成工业株式会社 | 纤维用上浆剂组成物 |
| CN103790019A (zh) * | 2012-10-26 | 2014-05-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种环氧基碳纤维上浆剂乳液及其制备和应用 |
| JP2014173215A (ja) * | 2013-03-13 | 2014-09-22 | Toray Ind Inc | サイジング剤塗布炭素繊維およびサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法 |
| CN104204341A (zh) * | 2012-03-29 | 2014-12-10 | 松本油脂制药株式会社 | 强化纤维用上浆剂及其用途 |
| CN104389177A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-03-04 | 江苏航科复合材料科技有限公司 | 一种碳纤维上浆剂及其上浆方法 |
| CN104395522A (zh) * | 2012-07-25 | 2015-03-04 | 松本油脂制药株式会社 | 强化纤维用上浆剂及其用途 |
| CN104562698A (zh) * | 2013-10-11 | 2015-04-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种增强热塑性树脂用碳纤维上浆剂的制备方法 |
| CN105088798A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-11-25 | 北京光华纺织集团有限公司 | 一种水性聚氨酯上浆剂及其制备方法 |
| CN106884330A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-06-23 | 东华大学 | 一种乳液型碳纤维用上浆剂及其制备方法和应用 |
| US20210071356A1 (en) * | 2018-02-21 | 2021-03-11 | Teijin Limited | Sizing agent composition, method for producing carbon fibers, and carbon fibers each having sizing agent applied thereonto |
| 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 |
-
2019
- 2019-04-17 CN CN201910306836.7A patent/CN110130109A/zh active Pending
Patent Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10266076A (ja) * | 1997-03-24 | 1998-10-06 | Toho Rayon Co Ltd | サイズ処理された炭素繊維ストランド、及びその炭素繊維ストランドを強化繊維としたプリプレグ、及びその成形物 |
| JP2005320641A (ja) * | 2004-05-06 | 2005-11-17 | Toray Ind Inc | サイジング剤、炭素繊維および炭素繊維強化複合材料 |
| JP2008274520A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-11-13 | Toray Ind Inc | 炭素繊維用サイジング剤および炭素繊維束 |
| CN102713051A (zh) * | 2010-01-20 | 2012-10-03 | 东丽株式会社 | 碳纤维束 |
| WO2011092962A1 (ja) * | 2010-01-28 | 2011-08-04 | ディーエイチ・マテリアル株式会社 | 炭素繊維用サイジング剤、炭素繊維、及びその製造方法、ならびに、炭素繊維を含む成形材料及び成形品 |
| CN103748281A (zh) * | 2011-08-22 | 2014-04-23 | 三菱丽阳株式会社 | 碳纤维用上浆剂、其水分散液、附着有上浆剂的碳纤维束、片状物及碳纤维强化复合材 |
| CN103797183A (zh) * | 2011-09-22 | 2014-05-14 | 三洋化成工业株式会社 | 纤维用上浆剂组成物 |
| CN104204341A (zh) * | 2012-03-29 | 2014-12-10 | 松本油脂制药株式会社 | 强化纤维用上浆剂及其用途 |
| JP2014009290A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Dic Corp | ウレタン樹脂組成物、繊維集束剤、ガラス繊維及び炭素繊維、ならびに、成形材料 |
| CN104395522A (zh) * | 2012-07-25 | 2015-03-04 | 松本油脂制药株式会社 | 强化纤维用上浆剂及其用途 |
| CN103790019A (zh) * | 2012-10-26 | 2014-05-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种环氧基碳纤维上浆剂乳液及其制备和应用 |
| JP2014173215A (ja) * | 2013-03-13 | 2014-09-22 | Toray Ind Inc | サイジング剤塗布炭素繊維およびサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法 |
| CN104562698A (zh) * | 2013-10-11 | 2015-04-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种增强热塑性树脂用碳纤维上浆剂的制备方法 |
| CN104389177A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-03-04 | 江苏航科复合材料科技有限公司 | 一种碳纤维上浆剂及其上浆方法 |
| CN105088798A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-11-25 | 北京光华纺织集团有限公司 | 一种水性聚氨酯上浆剂及其制备方法 |
| CN106884330A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-06-23 | 东华大学 | 一种乳液型碳纤维用上浆剂及其制备方法和应用 |
| US20210071356A1 (en) * | 2018-02-21 | 2021-03-11 | Teijin Limited | Sizing agent composition, method for producing carbon fibers, and carbon fibers each having sizing agent applied thereonto |
| 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 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110747647A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-02-04 | 武汉纺织大学 | 一种抗菌碳纤维上浆剂乳液及其制备方法与应用 |
| CN112048854A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-08 | 江苏恒神股份有限公司 | 缠绕成型用碳纤维束及其制备方法和应用 |
| CN112873901A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-06-01 | 江苏华曼复合材料科技有限公司 | 新能源汽车电池盒及其制造方法 |
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