本申請(qǐng)涉及碳纖維上漿劑，具體而言，涉及一種上漿劑及其制備方法、碳纖維和復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

1、碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、導(dǎo)電性等多種優(yōu)異的物理和力學(xué)性能，被廣泛用于航空、航天工業(yè)和各種機(jī)械工業(yè)中，可以大幅代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬材料做主承力、次承力結(jié)構(gòu)部件，提高航空航天器的工作效用和應(yīng)用范圍。

2、上漿劑在碳纖維的生產(chǎn)及加工過程中起到了重要作用，其既可以保護(hù)纖維表面，又可以在碳纖維與基體樹脂之間引入適當(dāng)?shù)慕缑鎸樱够w樹脂與纖維較好地結(jié)合，提高碳纖維和基體樹脂形成的復(fù)合材料的界面性能。

3、但是，現(xiàn)有的上漿劑處理后的碳纖維的耐熱性和耐磨性較差，且現(xiàn)有的上漿劑處理后的碳纖維與酚醛樹脂、乙烯基樹脂等熱固性基體樹脂形成的復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度較弱，影響了碳纖維的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的在于提供一種上漿劑及其制備方法、碳纖維和復(fù)合材料，其旨在改善現(xiàn)有的上漿劑處理后的碳纖維的耐熱性較差、耐磨性較差以及碳纖維與酚醛樹脂、乙烯基樹脂等熱固性基體樹脂形成的復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度較弱的技術(shù)問題。

2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N上漿劑，上漿劑為乳液狀，上漿劑包括主漿料以及水；主漿料按重量份數(shù)計(jì)包括如下組分：酚醛環(huán)氧樹脂80～120份、環(huán)氧乙烯基樹脂100～150份以及表面活性劑10～20份。

3、本申請(qǐng)通過在上漿劑中同時(shí)加入酚醛環(huán)氧樹脂以及環(huán)氧乙烯基樹脂，通過酚醛環(huán)氧樹脂與環(huán)氧乙烯基樹脂的相互配合，可提高上漿劑處理后的碳纖維的耐熱性和耐磨性，可應(yīng)用于高溫環(huán)境中；此外，本申請(qǐng)通過在上漿劑中加入酚醛環(huán)氧樹脂以及環(huán)氧乙烯基樹脂，可使得上漿劑處理后的碳纖維與環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基樹脂等熱固性基體樹脂之間均具有較強(qiáng)的界面結(jié)合強(qiáng)度，進(jìn)而使得上漿劑處理后的碳纖維在與熱固性基體樹脂制備復(fù)合材料領(lǐng)域中的通用性較強(qiáng)；且本申請(qǐng)?zhí)峁┑纳蠞{劑具有良好的穩(wěn)定性，并對(duì)碳纖維具有較好的浸潤性，應(yīng)用范圍廣。

4、結(jié)合第一方面，在本申請(qǐng)可選的實(shí)施方式中，酚醛環(huán)氧樹脂包括雙酚a酚醛環(huán)氧樹脂、苯酚酚醛環(huán)氧樹脂以及鄰甲酚醛環(huán)氧樹脂中的至少一種。

5、在上述技術(shù)方案中，酚醛環(huán)氧樹脂選用上述物質(zhì)，可與環(huán)氧乙烯基樹脂相互配合，進(jìn)而提高上漿劑處理后的碳纖維的耐熱性和耐磨性。

6、結(jié)合第一方面，在本申請(qǐng)可選的實(shí)施方式中，環(huán)氧乙烯基樹脂包括雙酚a型環(huán)氧乙烯基樹脂以及pu改性型環(huán)氧乙烯基樹脂中的至少一種。

7、在上述技術(shù)方案中，環(huán)氧乙烯基樹脂選用上述物質(zhì)，可與酚醛環(huán)氧樹脂相互配合，進(jìn)而提高上漿劑處理后的碳纖維的耐熱性和耐磨性。

8、結(jié)合第一方面，在本申請(qǐng)可選的實(shí)施方式中，表面活性劑包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚乙二醇脂肪酸酯、聚乙二醇、失水山梨醇脂肪酸酯以及聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的至少一種。

9、結(jié)合第一方面，在本申請(qǐng)可選的實(shí)施方式中，主漿料在上漿劑中的質(zhì)量占比為0.8～1.2％。

10、結(jié)合第一方面，在本申請(qǐng)可選的實(shí)施方式中，上漿劑的乳液粒徑大小為300～500nm。

11、在上述技術(shù)方案中，上漿劑的乳液粒徑大小較為合適，使得上漿劑的穩(wěn)定性較好。

12、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N上述第一方面任一項(xiàng)提供的上漿劑的制備方法，該制備方法包括：將含有主漿料以及助溶劑的體系進(jìn)行第一混合，得到油狀體系；然后向油狀體系中加入水并進(jìn)行第二混合，得到中間乳液；去除中間乳液中的助溶劑。

13、本申請(qǐng)?zhí)峁┑纳蠞{劑的制備方法中同時(shí)采用酚醛環(huán)氧樹脂以及環(huán)氧乙烯基樹脂，通過酚醛環(huán)氧樹脂與環(huán)氧乙烯基樹脂的相互配合，可提高制得的上漿劑處理后的碳纖維的耐熱性和耐磨性，可應(yīng)用于高溫環(huán)境中；此外，本申請(qǐng)通過在上漿劑的制備方法中加入酚醛環(huán)氧樹脂以及環(huán)氧乙烯基樹脂，可使得制得的上漿劑處理后的碳纖維與環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基樹脂等熱固性基體樹脂之間均具有較強(qiáng)的界面結(jié)合強(qiáng)度，進(jìn)而使得上漿劑處理后的碳纖維在與熱固性基體樹脂制備復(fù)合材料領(lǐng)域中的通用性較強(qiáng)；且本申請(qǐng)制得的上漿劑具有良好的穩(wěn)定性，并對(duì)碳纖維具有較好的浸潤性，應(yīng)用范圍廣。

14、結(jié)合第二方面，在本申請(qǐng)可選的實(shí)施方式中，助溶劑包括二氯甲烷、丙酮以及甲醇中的至少一種。

15、在上述技術(shù)方案中，助溶劑選用上述物質(zhì)，可以較為充分的溶解酚醛環(huán)氧樹脂以及環(huán)氧乙烯基樹脂，并降低體系的粘度，以便于后續(xù)加入水的乳化操作。

16、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N碳纖維，該碳纖維包括碳纖維基體以及位于碳纖維基體的表面的涂覆層；涂覆層包括上述第一方面任一項(xiàng)提供的上漿劑的干燥所得物。

17、本申請(qǐng)?zhí)峁┑奶祭w維具有較高的耐熱性和耐磨性，可應(yīng)用于高溫環(huán)境中；且本申請(qǐng)?zhí)峁┑奶祭w維與環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基樹脂等熱固性基體樹脂之間均具有較強(qiáng)的界面結(jié)合強(qiáng)度，有利于提高碳纖維與環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基樹脂等熱固性基體樹脂形成的復(fù)合材料的力學(xué)性能。

18、可選地，碳纖維的分解溫度≥300℃。

19、第四方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括基體樹脂以及上述第三方面提供的碳纖維。

20、本申請(qǐng)?zhí)峁┑膹?fù)合材料具有較高的耐熱性和耐磨性，且基體樹脂與碳纖維之間的界面結(jié)合強(qiáng)度較高。

21、可選地，基體樹脂包括熱固性樹脂。

22、可選地，熱固性樹脂包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂以及乙烯基樹脂中的至少一種。

技術(shù)特征：

1.一種上漿劑，其特征在于，所述上漿劑為乳液狀，所述上漿劑包括主漿料以及水；所述主漿料按重量份數(shù)計(jì)包括如下組分：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上漿劑，其特征在于，所述酚醛環(huán)氧樹脂包括雙酚a酚醛環(huán)氧樹脂、苯酚酚醛環(huán)氧樹脂以及鄰甲酚醛環(huán)氧樹脂中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上漿劑，其特征在于，所述環(huán)氧乙烯基樹脂包括雙酚a型環(huán)氧乙烯基樹以及pu改性型環(huán)氧乙烯基樹脂中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上漿劑，其特征在于，所述表面活性劑包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚乙二醇脂肪酸酯、聚乙二醇、失水山梨醇脂肪酸酯以及聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的上漿劑，其特征在于，所述主漿料在所述上漿劑中的質(zhì)量占比為0.8～1.2％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的上漿劑，其特征在于，所述上漿劑的乳液粒徑大小為300～500nm。

7.一種如權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的上漿劑的制備方法，其特征在于，包括：將含有所述主漿料以及助溶劑的體系進(jìn)行第一混合，得到油狀體系；然后向所述油狀體系中加入所述水并進(jìn)行第二混合，得到中間乳液；去除所述中間乳液中的所述助溶劑。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的上漿劑的制備方法，其特征在于，所述助溶劑包括二氯甲烷、丙酮以及甲醇中的至少一種。

9.一種碳纖維，其特征在于，包括碳纖維基體以及位于所述碳纖維基體的表面的涂覆層；所述涂覆層包括如權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的上漿劑的干燥所得物；

10.一種復(fù)合材料，其特征在于，包括基體樹脂以及如權(quán)利要求9所述的碳纖維；

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N上漿劑及其制備方法、碳纖維和復(fù)合材料，屬于碳纖維上漿劑技術(shù)領(lǐng)域。上漿劑為乳液狀，上漿劑包括主漿料以及水；主漿料按重量份數(shù)計(jì)包括如下組分：酚醛環(huán)氧樹脂80～120份、環(huán)氧乙烯基樹脂100～150份以及表面活性劑10～20份。本申請(qǐng)通過在上漿劑中同時(shí)加入酚醛環(huán)氧樹脂以及環(huán)氧乙烯基樹脂，通過酚醛環(huán)氧樹脂與環(huán)氧乙烯基樹脂的相互配合，可提高上漿劑處理后的碳纖維的耐熱性和耐磨性，可應(yīng)用于高溫環(huán)境中；且上漿劑處理后的碳纖維與環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基樹脂等熱固性基體樹脂之間均具有較強(qiáng)的界面結(jié)合強(qiáng)度，通用性較強(qiáng)；上漿劑具有良好的穩(wěn)定性，并對(duì)碳纖維具有較好的浸潤性，應(yīng)用范圍廣。

技術(shù)研發(fā)人員：席玉松,劉普根,張偉強(qiáng),李強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中復(fù)神鷹碳纖維股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21