一種聚醯胺改性環氧樹脂乳液的製備方法與流程

2024-03-27 04:37:05 1

本發明涉及碳纖維上漿劑乳液的製備領域，尤其涉及一種聚醯胺改性環氧樹脂乳液的製備方法。

背景技術：

目前，基於上漿劑在高性能碳纖維以及石墨纖維製造工程和纖維增強樹脂基複合材料應用中的重要性，上漿劑已成為碳纖維、石墨纖維工程化的重要配套材料。以高性能碳纖維工程化製造為例，其生產工藝流程中，上漿是研究和生產碳纖維的一個必不可少的環節。

在現有技術中，將碳纖維通過碳纖維表面處理和上漿工序，可以提高生產所得碳纖維的集束性、耐磨性、韌性、抗靜電性等，滿足碳纖維、石墨纖維在後續編織、鋪層、纏繞等複合材料製造工藝的性能要求。

但是，發明人在日常工作中發現現有技術中存在如下不足：

現有技術中所使用的上漿劑的耐熱性和韌性較差，作為碳纖維上漿劑使用，不能提供纖維束優異的集束性、開纖性和與環氧樹脂的浸潤性。

技術實現要素：

本發明實施例提供了一種聚醯胺改性環氧樹脂乳液的製備方法，解決了現有技術中所使用的上漿劑的耐熱性和韌性較差的不足，具有耐熱性高、韌性強，作為碳纖維上漿劑使用時，能夠提供纖維束優異的集束性、開纖性和與環氧樹脂的浸潤性的技術效果。

本發明提供了一種聚醯胺改性環氧樹脂乳液的製備方法，所述方法包括：將聚醯胺樹脂和環氧樹脂放入反應釜中，得到聚醯胺改性環氧樹脂；使用溶劑將所述聚醯胺改性環氧樹脂溶解，然後加入親水性聚醚和催化劑，得到親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂；向親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂中加入去離子水，通過剪切攪拌，得到聚醯胺改性環氧乳液。

優選的，所述將聚醯胺樹脂和環氧樹脂放入反應釜中，得到聚醯胺改性環氧樹脂，具體為：確定所述聚醯胺樹脂中潑氫的摩爾量為a；確定所述環氧樹脂的環氧基團摩爾量為b；按a:b值為4-10的比例將所述聚醯胺樹脂與所述環氧樹脂投入到反應釜中，得到所述聚醯胺改性環氧樹脂。

優選的，所述聚醯胺樹脂為脂肪二酸與脂肪二胺反應製得。

優選的，所述聚醯胺樹脂為聚醯胺樹脂250、聚醯胺樹脂300，聚醯胺樹脂600、聚醯胺樹脂651其中的一種或多種。

優選的，所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、酚醛型環氧樹脂、縮水甘油醚型環氧樹脂中的一種或多種。

優選的，所述使用溶劑將所述聚醯胺改性環氧樹脂溶解，然後加入親水性聚醚和催化劑，得到親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂，具體為：將所述聚醯胺改性環氧樹脂加入溶劑攪拌溶，升溫至60-120℃反應1-12小時，得到聚醯胺改性環氧樹脂溶液；將所述聚醯胺改性環氧樹脂溶液中加入親水性聚醚和催化劑，其中，所述親水性聚醚的加入量為所述聚醯胺改性環氧樹脂質量的20％-60％，所述催化劑的加入量為親水性聚醚重量的0.01％-0.5％；攪拌反應2-24小時，其中，反應溫度10-80℃；反應結束後，通過減壓蒸餾，脫除所述聚醯胺改性環氧樹脂溶液中的所述溶劑，得到所述親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂。

優選的，所述溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、乙二醇二甲醚、乙二醇二丁醚，丙酮的一種或多種。

優選的，所述的催化劑為三氟化硼乙醚。

優選的，所述親水性聚醚為聚乙二醇，聚乙二醇單醚，聚乙二醇單酯，聚乙二醇丙二醇類中的一種或多種的混合物，其中，所述親水性聚醚的分子量為1000-20000。

優選的，所述去離子水的加入量為所述親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂重量的1-5倍。

本申請實施例中的上述一個或多個技術方案，至少具有如下一種或多種技術效果：

在本發明實施例的技術方案中，首先通過將聚醯胺樹脂和環氧樹脂放入反應釜中，得到聚醯胺改性環氧樹脂，其次使用溶劑將所述聚醯胺改性環氧樹脂溶解，然後加入親水性聚醚和催化劑，得到親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂，最後向親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂中加入去離子水，通過剪切攪拌，得到聚醯胺改性環氧乳液。通過上述技術方案解決了現有技術中所使用的上漿劑，能提供纖維束優異的集束性、開纖性和與環氧樹脂的浸潤性的技術問題，達到了通過提高上漿劑的耐熱性和韌性，從而能夠提供纖維束優異的集束性、開纖性和與環氧樹脂的浸潤性的技術效果。

附圖說明

圖1為本申請實施例提供的一種聚醯胺改性環氧樹脂乳液的製備方法的流程示意圖。

具體實施方式

本發明實施例提供了一種聚醯胺改性環氧樹脂乳液的製備方法，解決了現有技術中現有技術中所使用的上漿劑的耐熱性和韌性較差，作為碳纖維上漿劑使用，能提供纖維束優異的集束性、開纖性和與環氧樹脂的浸潤性的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供的技術方案總體思路如下：

在本發明實施例的技術方案中，首先通過將聚醯胺樹脂和環氧樹脂放入反應釜中，得到聚醯胺改性環氧樹脂，其次使用溶劑將所述聚醯胺改性環氧樹脂溶解，然後加入親水性聚醚和催化劑，得到親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂，最後向親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂中加入去離子水，通過剪切攪拌，得到聚醯胺改性環氧乳液。通過上述技術方案達到了通過提高上漿劑的耐熱性和韌性，從而能夠提供纖維束優異的集束性、開纖性和與環氧樹脂的浸潤性的技術效果。

下面通過附圖以及具體實施例對本發明技術方案做詳細的說明，應當理解本申請實施例以及實施例中的具體特徵是對本申請技術方案的詳細的說明，而不是對本申請技術方案的限定，在不衝突的情況下，本申請實施例以及實施例中的技術特徵可以相互組合。

如圖1所示，圖1為本申請實施例提供一種聚醯胺改性環氧樹脂乳液的製備方法的流程示意圖，本申請實施例所提供的一種聚醯胺改性環氧樹脂乳液的製備方法，該方法包括：

步驟110：將聚醯胺樹脂和環氧樹脂放入反應釜中，得到聚醯胺改性環氧樹脂。

具體而言，確定所述聚醯胺樹脂中潑氫的摩爾量為a，確定所述環氧樹脂的環氧基團摩爾量為b；按a:b值為4-10的比例將所述聚醯胺樹脂與所述環氧樹脂投入到反應釜中，得到所述聚醯胺改性環氧樹脂。

步驟120，使用溶劑將所述聚醯胺改性環氧樹脂溶解，然後加入親水性聚醚和催化劑，得到親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂。

具體而言，將所述聚醯胺改性環氧樹脂加入溶劑攪拌溶，升溫至60-120℃反應1-12小時，得到聚醯胺改性環氧樹脂溶液；將所述聚醯胺改性環氧樹脂溶液中加入親水性聚醚和催化劑，其中，所述親水性聚醚的加入量為所述聚醯胺改性環氧樹脂質量的20％-60％，所述催化劑的加入量為親水性聚醚重量的0.01％-0.5％；攪拌反應2-24小時，其中，反應溫度10-80℃；反應結束後，通過減壓蒸餾，脫除所述聚醯胺改性環氧樹脂溶液中的所述溶劑，得到所述親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂。

步驟130，向親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂中加入去離子水，通過剪切攪拌，得到聚醯胺改性環氧乳液。

具體而言，所述去離子水的加入量為所述親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂重量的1-5倍。

進一步的，所述聚醯胺樹脂為脂肪二酸與脂肪二胺反應製得。

進一步的，所述聚醯胺樹脂為聚醯胺樹脂250、聚醯胺樹脂300，聚醯胺樹脂600、聚醯胺樹脂651其中的一種或多種。

進一步的，所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、酚醛型環氧樹脂、縮水甘油醚型環氧樹脂中的一種或多種。

進一步的，所述溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、乙二醇二甲醚、乙二醇二丁醚，丙酮的一種或多種。

進一步的，所述的催化劑為三氟化硼乙醚，三氯化鋁，三氯化鐵的一種或多種。

進一步的，所述親水性聚醚為聚乙二醇，聚乙二醇單醚，聚乙二醇單酯，聚乙二醇丙二醇類中的一種或多種的混合物，其中，所述親水性聚醚的分子量為1000-20000。

以下通過實施例對本發明作更詳細的描述。這些實施例僅是對本發明最佳實施方式的描述，並不對本發明的範圍有任何的限制。

實施例1

(1)將10g聚醯胺樹脂650(其中活潑氫摩爾量為0.051摩爾)與100g雙酚A型環氧E51(環氧基團摩爾量為0.51摩爾)加入到四口燒瓶中，在攪拌下升溫至120℃，反應2小時後，得到聚醯胺改性環氧樹脂。

(2)將製備的聚醯胺改性環氧樹脂溶液降溫到40℃後，加入40g丙酮、0.24g的三氟化硼乙醚溶液和66g平均分子量為2000聚乙二醇樹脂，完全混合均勻後，在40℃下攪拌反應2小時後，蒸餾出丙酮，得到親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂。

(3)將親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂升溫到60℃，加入樹脂質量的30％的去離子水攪拌均勻後，降溫至40℃，然後再次向混合體系中加入樹脂質量的1倍的去離子水後攪拌或高剪切乳化製備得到聚醯胺改性環氧乳液。

實施例2

(1)將10g聚醯胺樹脂250(其中活潑氫摩爾量為0.092摩爾)與110g雙酚A型環氧E51(環氧基團摩爾量為0.56摩爾)加入到四口燒瓶中，在攪拌下升溫至100℃，反應3小時後，得到聚醯胺改性環氧樹脂。

(2)將製備的聚醯胺改性環氧樹脂溶液降溫到20℃後，加入100g二氯甲烷、0.6g的三氟化硼乙醚溶液和60g平均分子量為4000聚乙二醇樹脂，保持20℃和攪拌反應4小時後，蒸餾出二氯甲烷，得到親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂。

(3)將親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂升溫到40℃，加入樹脂質量的2倍的去離子水後攪拌或高剪切乳化製備得到聚醯胺改性環氧乳液。

實施例3

(1)將10g聚醯胺樹脂300(其中活潑氫摩爾量為0.093摩爾)與90g雙酚A型環氧E44(環氧基團摩爾量為0.40摩爾)加入到四口燒瓶中，在攪拌下升溫至80℃反應4小時後，得到聚醯胺改性環氧樹脂。

(2)將製備的聚醯胺改性環氧樹脂溶液降溫到60℃後，加入50g乙二醇二甲醚，0.5g的三氟化硼乙醚溶液和40g平均分子量為10000聚乙二醇樹脂，保持60℃和1小時後，蒸餾出溶劑乙二醇二甲醚，得到親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂。

(3)將親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂升溫到60℃，加入樹脂質量的30％的去離子水攪拌均一後，降溫至40℃，然後再次向混合體系中加入樹脂質量的1倍的去離子水後攪拌或高剪切乳化製備得到聚醯胺改性環氧上漿劑。

實施例4

(1)將10g聚醯胺樹脂300(其中活潑氫摩爾量為0.093摩爾)、120g雙酚A型環氧E51和30g雙酚A型環氧E20(環氧基團摩爾總量為0.672摩爾)加入到四口燒瓶中，在攪拌下升溫至80℃反應4小時後，得到聚醯胺改性環氧樹脂溶液。

(2)將製備的聚醯胺改性環氧樹脂溶液降溫到20℃後，加入60g丙酮，0.5g的三氟化硼乙醚溶液和50g平均分子量為20000聚乙二醇樹脂，保持20℃反應8小時後，蒸餾出溶劑丙酮，得到親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂。

(3)將親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂升溫到60℃，加入樹脂質量的30％的去離子水攪拌均一後，降溫至40℃，然後再次向混合體系中加入樹脂質量的1倍的去離子水後攪拌或高剪切乳化製備得到聚醯胺改性環氧上漿劑。

實施例5

(1)將10g聚醯胺樹脂300(其中活潑氫摩爾量為0.093摩爾)、100g雙酚A型環氧E51和60g雙酚A型環氧E20(環氧基團摩爾總量為0.63摩爾)加入到四口燒瓶中，在攪拌下升溫至80℃反應4小時後，得到聚醯胺改性環氧樹脂溶液。

(2)將製備的聚醯胺改性環氧樹脂溶液降溫到20℃後，加入60g丙酮，0.5g的三氟化硼乙醚溶液和40g平均分子量為20000聚乙二醇樹脂和20g平均分子量為1000的聚乙二醇單醚，保持20℃反應8小時後，蒸餾出溶劑丙酮，得到親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂。

(3)將親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂升溫到60℃，加入樹脂質量的50％的去離子水攪拌均一後，降溫至40℃，然後再次向混合體系中加入樹脂質量的1倍的去離子水後攪拌或高剪切乳化製備得到聚醯胺改性環氧上漿劑。

本申請實施例中的上述一個或多個技術方案，至少具有如下一種或多種技術效果：

在本發明實施例的技術方案中，首先通過將聚醯胺樹脂和環氧樹脂放入反應釜中，得到聚醯胺改性環氧樹脂，其次使用溶劑將所述聚醯胺改性環氧樹脂溶解，然後加入親水性聚醚和催化劑，得到親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂，最後向親水改性的聚醯胺改性環氧樹脂中加入去離子水，通過剪切攪拌，得到聚醯胺改性環氧乳液。通過上述技術方案解決了現有技術中所使用的上漿劑，不能提供纖維束優異的集束性、開纖性和與環氧樹脂的浸潤性的技術問題，達到了通過提高上漿劑的耐熱性和韌性，從而能夠提供纖維束優異的集束性、開纖性和與環氧樹脂的浸潤性的技術效果。

儘管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例做出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明範圍的所有變更和修改。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。