水溶性上浆剂及其制备方法和对纤维进行表面改性的应用与流程

本发明涉及纤维用上浆剂，具体涉及一种水溶性上浆剂及其制备方法和对纤维进行表面改性的应用。

背景技术：

1、碳纤维虽然作为一种高强度、高模量的新型材料被广泛应用于复合材料的制备过程中，但因其脆性，在生产和运输过程中会出现断丝和毛丝等现象；同时，碳纤维表面活性基团较少，呈惰性，也不利于提高复合材料的界面结合强度。为了使碳纤维的毛丝量减少，碳纤维的工艺性能提高，碳纤维与树脂的界面结合性能增强，上浆是纤维加工过程中的一个重要工序。上浆过程中使用的上浆剂对纤维表面起到润滑作用，防止在后续加工过程中磨损和断线，所以上浆剂变得十分重要。

2、目前，纤维上浆剂的需求逐渐增大，但现有的纤维表面上浆剂在200℃以上即发生分解，不适用于高性能热塑性复材的加工工艺。另外，溶剂型上浆剂采用了一些有机溶剂来溶解主浆料，一般的有机溶剂都是有毒且容易挥发的，容易对周围的环境造成污染。乳液型上浆剂是以树脂为主要成分、通过添加一定量的乳化剂及水制成上浆剂，乳化剂是一种表面活性剂，会污染环境且价格较贵，增加成本。

3、目前在不同体系的上浆剂中，水溶性上浆剂以其均一稳定，污染小，耐高温等优点成为研究重点之一。因此，研究和开发一种水溶性上浆剂具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的上浆剂热稳定性差，溶剂型上浆剂环境有害，剪切强度差的问题，提供一种水溶性上浆剂及其制备方法和对纤维进行表面改性的应用，该上浆剂具有良好的热稳定性、环境友好型、剪切强度高的优点，且避免了繁琐的合成过程。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种水溶性上浆剂，其中，所述上浆剂包含：改性聚醚醚酮和水；

3、所述改性聚醚醚酮含有式(3)所示的结构单元c，以及可选的式(1)所示的结构单元a和式(2)所示的结构单元b，

4、

5、其中，r具有式(4)所示的结构r1选自cho、cooh、oh、nh2和质子化胺离子盐中的一种或多种；式(2)中的氯甲基和式(3)中的-ch2-r1各自取代在式(4)上标有数字1-12的至少一个位置。

6、本发明第二方面提供一种水溶性上浆剂的制备方法，其中，该方法包括：

7、(1)在催化剂存在条件下，将聚醚醚酮与氯甲基化试剂进行第一反应，得到氯甲基化聚醚醚酮；

8、(2)在水溶液中，将所述氯甲基化聚醚醚酮和碱进行第二反应，得到改性聚醚醚酮；

9、(3)将改性聚醚醚酮与水混合，得到水溶性上浆剂。

10、本发明第三方面提供一种本发明所述的制备方法制备得到的水溶性上浆剂。

11、本发明第四方面提供一种本发明所述的水溶性上浆剂对纤维进行表面改性的应用。

12、与现有技术相比，本发明优点在于：

13、本发明提供一种新的水溶性上浆剂，该上浆剂包含改性聚醚醚酮和水，在改性聚醚醚酮中接枝了羟甲基、氨甲基、羧甲基、质子化胺离子盐这些基团，能够提高聚醚醚酮的水溶解性和热稳定性，因此，将改性聚醚醚酮应用到上浆剂中，使得到的上浆剂具有环境友好型、水溶性良好和耐高温性。

14、本发明对现有的聚醚醚酮进行修饰改性，灵活调节所需的官能团，使制备得到的上浆剂应用范围更加广泛，使其更好的应用于碳纤维表面处理，能够提高碳纤维和树脂基体的层间剪切强度。

技术特征：

1.一种水溶性上浆剂，其特征在于，所述上浆剂包含：改性聚醚醚酮和水；

2.根据权利要求1所述的上浆剂，其中，

3.根据权利要求1或2所述的上浆剂，其中，以所述上浆剂的总重量为基准，所述改性聚醚醚酮的含量为0.1-50重量％，所述水的含量为50-99.9重量％。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的上浆剂，其中，

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的上浆剂，其中，所述改性聚醚醚酮选自以下所述的聚合物中的至少一种：

6.一种水溶性上浆剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其中，

9.根据权利要求6-8中任意一项所述的制备方法，其中，步骤(1)中，聚醚醚酮、氯甲基化试剂、催化剂的重量比为1：(0.5-10)：(0.1-5)；

10.一种权利要求6-9中任意一项所述的制备方法制备得到的水溶性上浆剂。

11.一种权利要求1-5和10中任意一项所述的水溶性上浆剂对纤维进行表面改性的应用。

12.根据权利要求11所述的应用，其中，所述纤维包括碳纤维和/或石墨纤维；

技术总结
本发明涉及纤维用上浆剂技术领域，具体涉及一种水溶性上浆剂及其制备方法和对纤维进行表面改性的应用。本发明提供一种水溶性上浆剂，其中，所述上浆剂包含：改性聚醚醚酮和水，在改性聚醚醚酮中接枝了羟甲基、氨甲基、羧甲基、质子化胺离子盐这些基团，能够提高聚醚醚酮的水溶解性和热稳定性，因此，将改性聚醚醚酮应用到上浆剂中，使得到的上浆剂具有环境友好型、水溶性良好和耐高温性。

技术研发人员：王臣辉,祝孟泽,伍三华,黄翔宇,辛美音,沈海娟
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29