[发明专利]一种聚芳醚酮水分散液及碳纤维/聚芳醚酮单向带的制备方法

说明书

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种聚芳醚酮水分散液及碳纤维/聚芳醚酮单向带的制备方法。其中聚芳醚酮水分散液制备方法如下：将无定形聚芳醚腈酮树脂溶于二氯甲烷，与含有乳化剂、偶联剂、消泡剂的去离子水共混分散，并通过加热去除二氯甲烷制得甲分散液。将聚芳醚酮细粉、增稠剂、润湿剂与去离子水共混分散制得乙分散液，最后将甲、乙分散液高速混合均匀得到聚芳醚酮水分散液。碳纤维经过展纱被聚芳醚酮水分散液浸润，高温烘干，热压定型，冷却收卷得到碳纤维/聚芳醚酮复合材料单向带。本发明的聚芳醚酮水分散液静置稳定性良好，绿色环保，且能够充分浸润碳纤维丝束，复合材料界面性能良好。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种聚芳醚酮水分散液及碳纤维/聚芳醚酮单向带的制备方法。

背景技术

热塑性复合材料相比于热固性复合材料具有抗冲击、成型时间短、可回收、抗疲劳等突出优势，在大飞机上的用量逐年提升。对于PEEK等具有高熔体粘度的树脂，目前国外多采用粉末湿法制备预浸料，环保高效，生产效率高，但是工艺难度大。CN 111057346 B公布了一种碳纤维增强的PEEK单向带及其制备方法，采用的粉末悬浮液的方法，但是悬浮液添加的助剂过多，会导致预浸料孔隙率较高。CN 114456539A公布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，聚醚醚酮水悬浮液静置稳定性良好，且能够在碳纤维表面均匀涂覆形成复合纤维，但是涂覆次数过多，很难连续生产。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供一种聚芳醚酮水分散液及碳纤维/聚芳醚酮单向带的制备方法。

一种聚芳醚酮水分散液的制备方法，包括如下步骤：

(1)将无定形聚芳醚腈酮树脂溶于二氯甲烷，与含有乳化剂、硅烷偶联剂、有机硅消泡剂的水共混分散0.5～1.5h，并通过加热去除二氯甲烷制得甲分散液；其中，甲分散液中无定形聚芳醚腈酮树脂的质量分数为为4～10％，乳化剂的质量分数为0.8～2％，硅烷偶联剂的质量分数为0.05～0.2％，有机硅消泡剂的质量分数为0.01～0.1％；

(2)将聚芳醚酮树脂细粉、增稠剂、润湿剂与水共混分散0.5～1h制得乙分散液；其中，乙分散液中聚芳醚酮树脂细粉的质量分数为20～40％，增稠剂的质量分数为2～8％，润湿剂的质量分数为0.5～1％；

细粉(3)将甲分散液与乙分散液经3000～6000rpm高速混合均匀得到聚芳醚酮水分散液；其中，所述甲分散液与乙分散液的体积比为1:2～5；

所述无定形聚芳醚腈酮树脂为如下结构：

其中Ar为：中的一种或两种；

所述聚芳醚酮树脂为如下结构：

其中Ar₁为中的一种；

所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种；

所述增稠剂为黄原胶、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、卡波姆中的一种或几种；

所述润湿剂为BYK349、烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇中的一种或几种。

细粉基于以上技术方案，优选的，所述无定形聚芳醚腈酮树脂的数均分子量为5000～30000。

基于以上技术方案，优选的，所述聚芳醚酮树脂的熔融指数为20～80g/10min(380℃，10kg)。

基于以上技术方案，优选的，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH602中的一种或几种，所述有机硅消泡剂为有机硅消泡剂为BYK-024，AFE-3168中的一种。

基于以上技术方案，优选的，步骤(1)中，所述无定形聚芳醚腈酮树脂与二氯甲烷的质量比为5～15：85～95；加热去除二氯甲烷的条件为：30～40℃，1h～2h。