【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高性能有机纤维，尤其涉及一种聚酰亚胺纤维上浆剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、高性能有机纤维由于其高强、高模、轻质、耐高温、耐化学等优异的性能，广泛应用于航空航天、电子电力、安全防护等领域。在纤维制备过程中，由于其纺丝工艺特点，不可避免地在纤维内部形成结构缺陷，影响了拉伸强度、压缩强度等力学性能的进一步提升。同时，纤维表面光滑，化学活性低，与基体材料粘结性差，表面呈现化学惰性，限制了其在复合材料领域的应用。
2、针对纤维内部结构缺陷问题，许多学者采用结构设计的方法，通过增强分子间径向相互作用，以减小纤维内部缺陷的产生，但该方法试错成本高，耗时长。在改善纤维表面性能方面，上浆法由于其工艺简单，易于工业生产，因而被广泛应用。它能够在纤维表面形成一层覆盖层，通过上浆剂中的活性官能团提高纤维的表面活性。主流上浆剂的溶剂为水，溶质为水性单体，例如水性环氧、水性聚氨酯、硅烷偶联剂等，目前公开文献报道显示，采用水性上浆剂能够有效改善纤维表面惰性，但尚未发现其对纤维内部微孔缺陷的修复效果。刘向阳等采用高沸点dmac为溶剂和甲基丙烯酸甲酯/过氧化苯甲酰/二乙烯基苯交联组分为溶质对芳纶纤维进行处理，实现了纤维内部修复和表面粗糙度的提升，从而提高了界面剪切强度和单纤维压缩性能(lv,j.；yin,j.；qin,y.；dai,y.；cheng,z.；luo,l.；liu,x.,post-construction of weaving structure in aramid fiber towards improvement
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种简单的聚酰亚胺纤维上浆剂，其能够协同修复上浆，即，协同修复高性能聚酰亚胺纤维内部结构缺陷和提高纤维表面化学活性，且废液易回收，成本低。
2、本专利技术的另一目的在于提供上述聚酰亚胺纤维上浆剂的制备方法。
3、本专利技术的再一目的在于提供采用上述聚酰亚胺纤维上浆剂的上浆方法。
4、本专利技术的还一目的在于提供上述聚酰亚胺纤维上浆剂或上述上浆方法的应用。
5、根据本专利技术的目的，本专利技术提供了一种聚酰亚胺纤维上浆剂，其原料由溶质a与溶剂b组成，所述溶质a为多官能度环氧树脂，所述溶剂b为低沸点溶剂，所述低沸点溶剂为丙酮或乙醇，按重量百分比计，所述溶质a与所述溶剂b的比例为：
6、a 0.1％～10％
7、b 90％～99.9％。
8、本专利技术的聚酰亚胺纤维上浆剂可以用于协同修复高性能聚酰亚胺纤维内部结构缺陷和提高纤维表面化学活性，可以在较短时间内提高纤维表面粗糙度和表面化学反应性，同时通过内部交联点的形成修复了纤维内部缺陷，纤维拉伸强度和压缩强度都得到提升，且体系简单，废液易回收，成本低。
9、溶质a为多官能度环氧树脂，优选官能度为3～4，官能度为3的多官能度环氧树脂例如为三缩水甘油基对氨基苯酚，官能度为4的多官能度环氧树脂例如为四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷，结构式分别为如下式(1)和式(2)：
10、
11、例如，在一个优选实施方式中，溶质a为ag-80环氧树脂，其是一种工业生产的四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷，溶剂b为丙酮。
12、优选地，所述溶质a与所述溶剂b的比例为：
13、a 1％～7％
14、b 93％～99％。
15、在上述比例中，溶质a例如可为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％，溶剂b例如可为93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％，溶质a与溶剂b的百分比的选择要满足两者之和为100％。
16、根据本专利技术的另一目的，本专利技术提供了一种聚酰亚胺纤维上浆剂的制备方法，其包括以下步骤：将所述环氧树脂溶于所述低沸点溶剂中，混合均匀，制得聚酰亚胺纤维上浆剂。
17、根据本专利技术的再一目的，本专利技术提供了一种上浆方法，其采用上述聚酰亚胺纤维上浆剂对有机纤维进行上浆。本专利技术的上浆方法可适用于多种有机纤维，包括聚酰亚胺纤维、芳纶纤维、聚对苯撑苯并二噁唑(pbo)纤维等。
18、优选地，所述有机纤维为选自聚酰亚胺纤维、芳纶纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维中的一种或多种。
19、优选地，所述有机纤维为聚酰亚胺纤维时，所述上浆方法包括以下步骤：
20、1)浸泡修复上浆：将聚酰亚胺纤维浸渍于所述聚酰亚胺纤维上浆剂中，在10℃～45℃温度下，浸泡1min-24h后，取出聚酰亚胺纤维；
21、2)去除残余溶液：将取出后的聚酰亚胺纤维在50℃～110℃温度下经过2min～60min时间进行烘干，得到上浆后的聚酰亚胺纤维。
22、上述步骤1)中的浸泡时间优选为2min～10min。
23、根据上述目的，本专利技术还提供了一种上浆聚酰亚胺纤维，其是采用权利要求6所述的上浆方法制备得到的上浆后的聚酰亚胺纤维，单丝拉伸强度为比未上浆的纤维提高了4％以上，复丝压缩强度为比未上浆的纤维提高37％以上，界面剪切强度比未上浆的纤维提高了40％以上。进一步地，与未上浆的聚酰亚胺纤维相比，单丝拉伸强度提高4％～20％，复丝压缩强度提高37％～60％，界面剪切强度提高40％～80％。
24、根据本专利技术的还一目的，本专利技术提供了上述聚酰亚胺上浆剂、上浆方法或上浆聚酰亚胺纤维在制备复合材料中的应用。
25、在本专利技术的应用中，所述复合材料可以为用于航空航天、安全防护、电子电力、汽车、运动器材、体育用品等领域的聚酰亚胺纤维增强复合材料。
26、高性能有机纤维，分子链径向依靠弱相互作用力结合，加之实际纺丝凝固时的双扩散作用，原纤间(纤维内部)会产生不可避免地产生微孔隙和皮芯结构，且纤维表面惰性，不利于纤维与树脂之间的界面结合。目前关于纤维内部缺陷，主流采用分子结构设计或者调整纺丝工艺的方法改善，试错成本高，工业化周期长；关于纤维表面活化，上浆法是工业上常用的纤维表面改性的方法，多采用水性上浆剂，但水与纤维接触角较大。本专利技术以极性低粘度有机溶剂为主体，大大降低了纤维与溶液的接触角，提高了溶液的接触浸润性，帮助渗透环氧单体，使多官能度环氧能够成为纤维内部交联点，修复了原纤间孔隙。表面残留的环氧单体，进一步提高了表面粗糙度和化学反应性，高效提高了纤维表面界面性能，同时改善纤维内部结构缺陷和表面惰性。
27、因此，本专利技术同时兼顾改善了纤维内部和表面两个问题，以浸渍上浆处理的方式，大大节省了纤维结构和工艺设计的成本。本专利技术不但能提高纤维表面活性，包含上浆处理所有的优点，同时还能对纤维内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺纤维上浆剂，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维上浆剂的原料由溶质A与溶剂B组成，所述溶质A为多官能度环氧树脂，所述溶剂B为低沸点溶剂，所述低沸点溶剂为丙酮或乙醇，按重量百分比计，所述溶质A与所述溶剂B的比例为：
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维上浆剂，其特征在于，所述多官能度环氧树脂的官能度为3～4。
3.根据权利要求1或2所述的聚酰亚胺纤维上浆剂，其特征在于，所述溶质A与所述溶剂B的比例为：
4.根据权利要求2所述的聚酰亚胺纤维上浆剂，其特征在于，所述多官能度环氧树脂为三缩水甘油基对氨基苯酚或四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷。
5.如权利要求1～4中任一项所述的聚酰亚胺纤维上浆剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述多官能度环氧树脂溶于所述低沸点溶剂中，混合均匀，制得聚酰亚胺纤维上浆剂。
6.一种上浆方法，其特征在于，采用权利要求1～4中任一项所述的聚酰亚胺纤维上浆剂对有机纤维进行上浆。
7.根据权利要求6所述的上浆方法，其特征在于，所述有机纤维为选自聚酰亚胺纤维、芳纶纤维、聚对苯
8.根据权利要求6所述的上浆方法，其特征在于，步骤1)中，浸泡2min～10min。
9.一种上浆聚酰亚胺纤维，其特征在于，是采用权利要求7或8所述的上浆方法制备得到的上浆后的聚酰亚胺纤维，与未上浆的聚酰亚胺纤维相比，单丝拉伸强度提高4％～20％，复丝压缩强度提高37％～60％，界面剪切强度提高40％～80％。
10.权利要求1～4中任一项所述的聚酰亚胺纤维上浆剂、权利要求6～8中任一项所述的上浆方法或权利要求9所述的上浆聚酰亚胺纤维在制备复合材料中的应用，
...【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺纤维上浆剂，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维上浆剂的原料由溶质a与溶剂b组成，所述溶质a为多官能度环氧树脂，所述溶剂b为低沸点溶剂，所述低沸点溶剂为丙酮或乙醇，按重量百分比计，所述溶质a与所述溶剂b的比例为：
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维上浆剂，其特征在于，所述多官能度环氧树脂的官能度为3～4。
3.根据权利要求1或2所述的聚酰亚胺纤维上浆剂，其特征在于，所述溶质a与所述溶剂b的比例为：
4.根据权利要求2所述的聚酰亚胺纤维上浆剂，其特征在于，所述多官能度环氧树脂为三缩水甘油基对氨基苯酚或四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷。
5.如权利要求1～4中任一项所述的聚酰亚胺纤维上浆剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述多官能度环氧树脂溶于所述低沸点溶剂中，混合均匀，制得聚酰亚胺纤维上...
【专利技术属性】
技术研发人员：战佳宇，刘少飞，武德珍，王子琦，张梦颖，
申请(专利权)人：江苏先诺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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