[发明专利]一种碳纤维用聚酰胺树脂基悬浮液上浆剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维用聚酰胺树脂基悬浮液上浆剂及其制备方法。本发明的悬浮液上浆剂由聚酰胺树脂、分散剂、稳定剂和去离子水组成；按照固体组分的总质量为100％计，其中：聚酰胺树脂占60～80wt％；分散剂占5～15wt％；稳定剂占15～25wt％。本发明制备方法简单，得到的悬浮液上浆剂性质稳定，不含环氧树脂组分，不含任何有机溶剂，不需要任何化学改性。所制备的上浆剂用于碳纤维制备时，得到的上浆碳纤维适用于聚酰胺树脂基复合材料用碳纤维织物、预浸料等中间体，具有良好的加工性能和界面结合能力。

技术领域

本发明属于碳纤维上浆剂技术领域，特别涉及一种聚酰胺树脂基悬浮液型上浆剂及其制备方法。

背景技术

随着碳纤维制造成本的不断降低和技术水平的不断提高，碳纤维的应用逐渐扩展到各种新兴工业领域，碳纤维增强热塑性复合材料也逐渐成为业内研发的热点。热塑性聚酰胺树脂由于具有摩擦系数低、耐磨损、机械强度高、温度适应性宽等优异性能，广泛应用于汽车、电器、运动零部件的制造，高性能、轻量化、环保性等新兴工业发展趋势引领着碳纤维增强热塑性聚酰胺树脂的快速发展。

碳纤维加工过程历经高温碳化，其表面含氧官能团基本被热解脱除，呈现出表面惰性。因此纤维丝束较为松散，和基体树脂的界面浸润结合能力较差。因此，碳纤维丝束通常采用上浆工艺在碳纤维上涂覆一层上浆剂，一方面提高碳纤维后加工工艺性能，另一方面可以改善碳纤维和基体树脂的界面结合能力。由于目前基体树脂多为热固性树脂，因此工业领域普遍采用的是环氧树脂基上浆剂，早期多为溶剂型，目前基本采用乳液型。如中国专利(申请号为201010217240.9)提出了一种采用改性双酚A环氧树脂经相反转乳化制备乳液型上浆剂的组分及制备方法。但采用环氧树脂基上浆剂的碳纤维，当放置时间长或加工温度较高时，环氧树脂会产生部分或全部固化，造成纤维团聚或变硬，难以分散铺展；而热塑性聚酰胺的熔融粘度大，在制备复材时向碳纤维束内部流动的阻力很大，环氧树脂基上浆剂上浆的碳纤维由于固化变硬给聚酰胺树脂的浸渍加工造成极大困难，加工性能变差；同时反应基团减少会造成复材界面及物理性能变差。因此，制备聚酰胺树脂基复材时，希望能够获得一种纯聚酰胺树脂类上浆的碳纤维；由于具有同样的结构组成和工艺性能，基体树脂可以均匀深入地浸渍碳纤维内部，加工难度大幅降低；同时孔洞缺陷减少，复材性能大幅提高。中国专利(申请号为201310041652.5)提供了一种由酰胺类改性剂改性环氧树脂制备的乳液上浆剂，但其主体为环氧树脂，固化变硬等问题难以解决。溶剂型由于安全、稳定性等问题，工业领域一般不采用。水溶型聚酰胺上浆剂通常需要对聚酰胺树脂进行化学改性，引入亲水基团，这类产品技术难度很高，同时工艺复杂，成本较高，不利于碳纤维上浆的工业应用。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了与主流的乳液型碳纤维上浆剂的制备原理完全不同的一种碳纤维用聚酰胺树脂基悬浮液上浆剂及其制备方法。本发明的悬浮液上浆剂性质稳定，其主体成分为工业用聚酰胺树脂粉末，不含环氧树脂组分，不含任何有机溶剂，不需要任何化学改性。利用本发明上浆剂所制备的上浆碳纤维可用于制备聚酰胺树脂基复合材料用预浸料、织物等中间体，具有良好的加工性和界面结合能力。

本发明提供一种碳纤维用聚酰胺树脂基悬浮液上浆剂，其由聚酰胺树脂、分散剂、稳定剂和去离子水组成；按照固体组分的总质量为100％计，其中：

聚酰胺树脂 60～80wt％

分散剂 5～15wt％

稳定剂 15～25wt％。

本发明中，固体组分在碳纤维用聚酰胺树脂基悬浮液上浆剂中的质量百分比为5％～30％。

本发明中，所述的聚酰胺树脂具有如式Ⅰ所示的结构通式，其中：p为聚酰胺树脂的聚合度，m和n为数值相同或不同的自然数；