[发明专利]碳纤维用上浆剂和复合材料

说明书

本发明公开了碳纤维用上浆剂和复合材料，其中，所述上浆剂包括双酚A型环氧树脂、乳化剂、分散剂、交联剂和水，所述交联剂包括双亲石墨烯和纤维素纳米晶中的至少之一。该上浆剂含有的活性官能团能直接与碳纤维发生反应，同时，该上浆剂还能与树脂基体相似相溶，从而在碳纤维与树脂基体之间形成双界面，进而解决碳纤维与树脂基体间界面强度不高的问题，制备得到性能优异的复合材料。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种碳纤维用上浆剂和复合材料。

背景技术

碳纤维具有高强高模等特点，是一种适用性很广的复合材料增强体，通常情况下碳纤维与各种树脂材料复合，应用于航空航天领域。但是碳纤维表面没有活性基团，与树脂结合强度较低，故而限制了碳纤维与树脂之间的力学性能。为了解决碳纤维与树脂界面结合能力弱的问题，通常情况下会对碳纤维进行表面处理，增加树脂对碳纤维表面的浸润性，从而提高界面性能，但是仅仅对碳纤维进行一些表面处理，可能达不到预期的效果，因此还需要一些其他的途径进行增强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种碳纤维用上浆剂和复合材料，该上浆剂含有的活性官能团能直接与碳纤维发生反应，同时，该上浆剂还能与树脂基体相似相溶，从而在碳纤维与树脂基体之间形成双界面，进而解决碳纤维与树脂基体间界面强度不高的问题，制备得到性能优异的复合材料。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种碳纤维用上浆剂。根据本发明的实施例，所述上浆剂包括：双酚A型环氧树脂、乳化剂、分散剂、交联剂和水，其中，所述交联剂包括双亲石墨烯和纤维素纳米晶中的至少之一。

优选地，上述上浆剂包括：15～30重量份的双酚A型环氧树脂；0.5～3重量份的乳化剂；0.5～2重量份的分散剂；0.01～1重量份的交联剂；60～80重量份的水。

优选地，所述乳化剂包括蓖麻油聚氧乙烯醚、双酚A聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和司盘系列乳化剂中的至少之一。

优选地，所述乳化剂包括十二烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和司盘系列乳化剂。

优选地，所述十二烷基苯磺酸钠、所述烷基酚聚氧乙烯醚和所述司盘系列乳化剂的质量比为(2～5)：(0.5～3)：(0.1～1)。

优选地，所述分散剂包括新戊二醇缩水甘油醚、纤维素衍生物和十二烷基硫酸钠中至少之一。

优选地，所述双亲石墨烯的片层厚度为5～100nm。

优选地，所述纤维素纳米晶的长径比为5～20。

在本发明的第二个方面，本发明提出了一种复合材料。根据本发明的实施例，所述复合材料采用上述的上浆剂与碳纤维和树脂基体复合而成。

优选地，所述树脂基体包括环氧树脂。

与现有技术相比，本发明以双亲石墨烯和/或纤维素纳米晶作为交联剂，并搭配双酚A型环氧树脂、乳化剂、分散剂和水，在双酚A型环氧树脂、交联剂、乳化剂以及分散剂体系中，双酚A型环氧树脂是上浆剂的主要成分，主要作用是改善碳纤维表面浸润性，保护碳纤维并提高复合材料界面性能，分散剂的主要作用是降低体系粘度，乳化剂的亲油端与可以与双酚A型环氧树脂结合，其上亲水端在双酚A型环氧树脂外层形成保护膜，起到降低界面张力以及吸附水分子的作用，交联剂使得该上浆剂含有活性官能团，该活性官能团能直接与碳纤维发生反应，增加上浆剂与碳纤维的结合能力，同时，该上浆剂还能与树脂基体相似相溶，从而在碳纤维与树脂基体之间形成双界面，进而解决碳纤维与树脂基体间界面强度不高的问题，制备得到性能优异的复合材料。

具体实施方式

下面通过结合实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。