一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂及其应用的制作方法

1.2％，纤维在浆槽内停留1-2min，专用型上浆剂的含量为0.7-1.0％；
24.上浆胶槽的后续设有除水装置与第一熔融装置；
25.第一熔融装置中的烘道设定温度为250-350℃；
26.第一熔融装置的后续设有涂粉装置和第二熔融装置；
27.第二熔融装置中的烘道设定温度为370-400℃。
28.有益效果：
29.该上浆剂作用于热塑性树脂和碳纤维/玻璃纤维的界面，可以有效地增强最终产品的机械性能。以改性pei为基体，分子量控制在30000-80000，优选45000-55000范围内，在原pei的主链结构上引入羟基或羧基改性，该基团可以极大的改善热塑性树脂和碳纤维之间的层间结合力。
30.本配方不使用溶剂，完全以去离子水作为溶剂，对环境友好，不产生额外污染。以东丽t700纤维为例，改性pei/a/b/c的比例约为98/1/0.5/0.5,力学性能可以在原有基础上提升33％。本上浆剂适用于paek/peek/pekk/pps等各种耐高温热塑性树脂材料。
附图说明：
31.图1是一种用于碳纤维的连续纤维退浆涂粉生产线；
32.1.放卷装置2.集纱装置3.退浆装置4.上浆胶槽5.供浆装置6.除水装置7.第一熔融装置8.涂粉装置9.第二熔融装置10.第一冷却定型辊11.第二冷却定型辊12.收卷辊。
具体实施方式
33.为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
34.实施例一：
35.一种上浆剂，基体为改性pei，分子量在45000-50000中。
36.其中乳化剂/分散助剂/流变助剂分别为聚氧丙烯醚、羧酸盐和ase，占比分别为0.6％、0.3％、0.6％。
37.溶剂为去离子水。
38.实施例二：
39.一种上浆剂，基体为改性pei，分子量在45000-50000中。
40.其中乳化剂/分散助剂/流变助剂分别为聚氧丙烯醚、羧酸盐和ase，占比分别为0.7％、0.4％、0.7％。
41.溶剂为去离子水。
42.实施例三：
43.一种上浆剂，基体为改性pei，分子量在45000-50000中。
44.其中乳化剂/分散助剂/流变助剂分别为聚氧丙烯醚、羧酸盐和ase，占比分别为0.5％、0.2％、0.5％。
45.溶剂为去离子水。
46.一种用于碳纤维材料制备的生产线；
47.所述的生产线包括放卷-集纱-退浆-上浆-除水-展纱-涂粉浸润-熔融-定型-牵
引-收卷；
48.包括以下设备：
49.放卷装置1、集纱装置2、退浆装置3、上浆胶槽4、供浆装置5、除水装置6第一熔融装置7、涂粉装置8、第二熔融装置9、第一冷却定型辊10第二冷却定型辊11、收卷辊12。
50.上浆工序中，在在浆料中添加专用型上浆剂，专用型上浆剂的固体含量为0.8％，纤维在上浆料槽4中内停留1.5min，在生产过程中保证专用型上浆剂的含量始终保持在1.0％。
51.除水装置6中用于将纤维材料表面上浆剂中含有的水分除去，除去水分的纤维材料进入第一熔融装置7中，并将表面的上浆剂进行熔融均匀涂覆。
52.第一熔融装置7的温度设定为300摄氏度，在此温度下可以最好的发挥专用型上浆剂的作用，以改善热塑性树脂和碳纤维之间的层间结合力。
53.采用涂覆法上粉，粉末上到碳纤维束表面后增加定辊摩擦，使树脂在熔融之前浸润一次纤维，涂粉装置8中的粉料槽中有5个定辊，包含粉料的纤维束在定辊中走s曲线，并与定辊进行摩擦，粉料进入到纤维束中间，提升树脂对纤维的浸润性，浸润效果取决于纤维束的厚度以及张力，厚度越薄，张力越大浸润效果越好。
54.以东丽t700-12k碳纤维为例，纤维面密度为130gsm，每根纤维在进入摩擦辊之前张力为5-10n。
55.上浆胶槽的后续设有除水装置与第一熔融装置；
56.第一熔融装置中的烘道设定温度为300℃；
57.第一熔融装置的后续设有涂粉装置和第二熔融装置；
58.第二熔融装置中的烘道设定温度为380℃。
59.对各类参数进行优化处理树脂基体以peek为例产线的线速度为1米/min；第一冷却定型辊10和第二冷却定型辊11的温度为250℃，生产的产品长度＞300米/卷，最大可达到600米/卷，长于现有国外同类型产品；且生产的产品缝隙类缺陷低于国外同类产品。
60.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种用于水性碳纤维材料的上浆剂，其特征在于，包括改性pei基体、乳化剂、分散助剂和流变助剂；改性pei基体上的主链结构上引入羟基或羧基进行改性；乳化剂为阴离子或是非离子乳化物其中的一种或是几种，占比为0.5-1％；分散助剂为阴离子型或是非离子型润湿分散剂，占比为0-0.5％；流变助剂为非缔合型碱溶胀增稠剂，占比为0.5-1％；溶剂为去离子水。2.根据权利要求1所述的一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂，其特征在于，乳化剂为聚氧丙烯醚或环氧乙烷的一种或混合物。3.根据权利要求1所述的一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂，其特征在于，分散助剂为羧酸盐或硫酸酯盐的一种或混合物。4.根据权利要求1所述的一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂，其特征在于，流变助剂为ase。5.根据权利要求1所述的一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂，其特征在于，其中改性pei/乳化剂/分散助剂/流变助剂的比例为98/1/0.5/0.5。6.根据权利要求1所述的一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂，其特征在于，改性pei的分子量为30000-80000。7.如权利要求1-6中任一权利要求所述的专用型上浆剂的应用，其特征在于：包括用于碳纤维材料制备的生产线；所述的生产线包括放卷-集纱-退浆-上浆-除水-展纱-涂粉浸润-熔融-定型-牵引-收卷；上浆工序中，在浆料中添加专用型上浆剂，专用型上浆剂的固体含量为0.5-1.2％，纤维在浆槽内停留1-2min，专用型上浆剂的含量为0.7-1.0％；上浆胶槽的后续设有除水装置与第一熔融装置；第一熔融装置中的烘道设定温度为250-350℃；第一熔融装置的后续设有涂粉装置和第二熔融装置；第二熔融装置中的烘道设定温度为370-400℃。

技术总结
本发明公开了一种用于水性碳纤维材料的专用型上浆剂，包括改性PEI基体、乳化剂、分散助剂和流变助剂；改性PEI基体上的主链结构上引入羟基或羧基进行改性；乳化剂为阴离子或是非离子乳化物其中的一种或是几种，占比为0.5-1％；分散助剂为阴离子型或是非离子型润湿分散剂，占比为0-0.5％；流变助剂为非缔合型碱溶胀增稠剂，占比为0.5-1％；溶剂为去离子水。该上浆剂作用于热塑性树脂和碳纤维/玻璃纤维的界面，可以有效地增强最终产品的机械性能。以改性PEI为基体，分子量控制在30000-80000，优选45000-55000范围内，在原PEI的主链结构上引入羟基或羧基改性，该基团可以极大的改善热塑性树脂和碳纤维之间的层间结合力。性树脂和碳纤维之间的层间结合力。性树脂和碳纤维之间的层间结合力。


技术研发人员：史丽娟 孙攀 蔡超杰
受保护的技术使用者：江苏亨博复合材料有限公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/3/4