[发明专利]一种高固含量聚醚醚酮水悬浮液及复合纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种高固含量聚醚醚酮水悬浮液及复合纤维的制备方法，该悬浮液包括分散相聚醚醚酮树脂粉末和表面活性剂以及连续相去离子水，固含量为10–40(质量)％；复合纤维包括碳纤维增强聚醚醚酮复合纤维，制备方法包括：表面活性剂均匀分散在去离子水中，并用酸溶液或碱溶液调节溶液的pH值为2–12，混合溶液逐滴与聚醚醚酮树脂粉末混合形成悬浮液，然后将悬浮液涂覆在碳纤维表面，干燥后在热定型装置内恒温静置，冷却后得到。本发明的聚醚醚酮水悬浮液静置稳定性良好，原料易得，绿色环保，且能够在碳纤维表面均匀涂覆形成复合纤维，改善纤维与树脂间的界面作用，所得复合纤维力学性能良好。

技术领域

本发明属于塑料改性技术领域，具体涉及一种高固含量聚醚醚酮水悬浮液及复合纤维的制备方法。

背景技术

碳纤维是由聚丙烯腈纤维、粘胶纤维和沥青等前驱体经过氧化、碳化及石墨化等过程制备得到，是现代工业中运用最为广泛的纤维。碳纤维增强复合材料具有比强度高、比模量高、耐高温、抗腐蚀且损伤容限高、可设计性强等显著优势，相较于碳纤维增强热固性材料，碳纤维增强热塑性材料具有更强的耐冲击韧性及更高的耐损伤容限，同时还具备成型周期短、回收成本低、可重复加工等优点。

热塑性树脂由于韧性好、损伤容限大，且具有良好的可回收、可重复加工等特性迎合了当今材料环保的发展方向。其中聚醚醚酮是一种高性能的热塑性树脂，其主链结构由一个酮键和两个醚键的重复单元构成，是一种半结晶的高分子材料，如下式1所示：

可见聚醚醚酮的分子结构与结晶性质决定其拥有非常优异的综合性能，包括良好的机械性能、热稳定性好、耐腐蚀、优异的综合电性能、加工成型性能好等。

连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料结合碳纤维和聚醚醚酮树脂两者的优异性能，具有很高的潜在发展前景。但是，常用粉末浸渍、熔融浸渍等预浸渍方法制备的复合材料预浸料存在树脂分布不均匀、浸渍效果不理想等问题，如何克服上述传统的预浸渍方法获得更好的浸渍效果及界面相互作用，从而得到综合性能优异的连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料是塑料改性领域需要研究解决的重要问题。

发明内容

鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高固含量聚醚醚酮水悬浮液，其静置稳定性好。

本发明的另一目的是提供一种复合纤维的制备方法，通过上述高固含量聚醚醚酮水悬浮液涂覆在碳纤维表面预处理得到，可以改善碳纤维与聚醚醚酮热塑性树脂之间的界面作用，两者结合能够提升碳纤维的力学性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面提供一种高固含量聚醚醚酮水悬浮液，所述高固含量聚醚醚酮水悬浮液的固含量为10–40(质量)％，包括分散相聚醚醚酮树脂粉末和表面活性剂以及连续相去离子水，且表面活性剂与聚醚醚酮树脂粉末的质量比为1:2.5–10；通过表面活性剂均匀分散在去离子水中，用酸溶液或碱溶液调节混合溶液的pH值为2–12，然后将得到的混合溶液按照配比逐滴加入到聚醚醚酮树脂粉末中进行混合得到。

优选地，所述高固含量聚醚醚酮水悬浮液以100重量份的去离子水计，所述聚醚醚酮树脂粉末与表面活性剂的总含量为10–60重量份，其中表面活性剂的含量为1–17重量份，聚醚醚酮树脂粉末的含量为7–55重量份。

优选地，所述表面活性剂选自非离子表面活性剂聚乙二醇、聚乙二醇单硬脂酸酯和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种，或者上述任一所述阴离子表面活性剂和所述非离子表面活性剂按照质量比为1–9：3复配的复合表面活性剂。

优选地，所述酸溶液为盐酸溶液，所述碱溶液为氢氧化钠溶液，其浓度均由所述混合溶液的pH值而定。

本发明的第二方面还提供一种复合纤维的制备方法，所述复合纤维包括碳纤维增强聚醚醚酮复合纤维，通过所述高固含量聚醚醚酮水悬浮液涂覆在碳纤维表面，经干燥并在热定型装置内恒温静置后冷却得到，制备方法包括以下步骤：