[0023] 以下将通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0024] 实施例1:
[0025] 本实施例石墨烯纤维用上浆剂的制备方法,具体包括以下步骤:
[0026] 步骤一、取液体双酚A环氧树脂45份,加入烷基酚聚氧乙烯醚45份(羟值为40mgKOH/g),加热至105℃混合均匀,抽真空去除残余水分,后降温至80,℃开始加入扩链剂二苯基甲烷二异氰酸酯10份后保温6h,得到环氧树脂乳化剂;
[0027] 步骤二、将液体双酚A环氧树脂50份、环氧树脂乳化剂10份混合搅拌均匀后,开始加入10份去离子水,等混合体系开始发生相转变时,继续搅拌同时加入去离子水30份,得到环氧树脂乳液;
[0028] 步骤三、将石墨烯水溶液加入到环氧树脂乳液中,添加去离子水同时充分搅拌,制得石墨烯纤维用上浆剂。其中,石墨烯的层数为两层以上,石墨烯质量为上浆剂中有机物总量的1%,上浆剂的固含量为3%。
[0029] 上述液体双酚A环氧树脂环氧当量为200。
[0030] 实施例2:
[0031] 本实施例石墨烯纤维用上浆剂的制备方法,具体包括以下步骤:
[0032] 步骤一、取液体双酚A环氧树脂50份,加入烷基酚聚氧乙烯醚40份(羟值为50mgKOH/g),加热至105℃混合均匀,抽真空去除残余水分,后降温至80,℃开始加入扩链剂
10份后保温6h,得到环氧树脂乳化剂;
[0033] 步骤二、将液体双酚A环氧树脂45份、环氧树脂乳化剂10份混合搅拌均匀后,开始加入10份去离子水,等混合体系开始发生相转变时,继续搅拌同时加入去离子水30份,得到环氧树脂乳液;
[0034] 步骤三、将1mg/ml石墨烯水溶液加入到环氧树脂乳液中,添加去离子水同时充分搅拌,制得石墨烯纤维用上浆剂。其中,石墨烯的层数为两层以上,石墨烯质量为上浆剂中有机物总量的1%,上浆剂的固含量为2%。
[0035] 实施例3:
[0036] 本实施例石墨烯纤维用上浆剂的制备方法,具体包括以下步骤:
[0037] 步骤一、取液体双酚A环氧树脂55份,加入烷基酚聚氧乙烯醚35份(羟值为60mgKOH/g),加热至105℃混合均匀,抽真空去除残余水分,后降温至80,℃开始加入扩链剂
10份后保温6h,得到环氧树脂乳化剂;
[0038] 步骤二、将液体双酚A环氧树脂40份、环氧树脂乳化剂8份按照一定比例混合搅拌均匀后,开始加入15份去离子水,等混合体系开始发生相转变时,继续搅拌同时加入去离子水35份,得到环氧树脂乳液;
[0039] 步骤三、将石墨烯水溶液加入到环氧树脂乳液中,添加去离子水同时充分搅拌,制得石墨烯纤维用上浆剂;其中,石墨烯的层数为两层以上,石墨烯质量为上浆剂中有机物总量的1%,上浆剂的固含量为1%。
[0040] 实施例4:
[0041] 本实施例石墨烯纤维用上浆剂的制备方法,具体包括以下步骤:
[0042] 步骤一、取液体双酚A环氧树脂60份,加入烷基酚聚氧乙烯醚35份(羟值为65mgKOH/g),加热至105℃混合均匀,抽真空去除残余水分,后降温至80,℃开始加入扩链剂
5份后保温6h,得到环氧树脂乳化剂;
[0043] 步骤二、将液体双酚A环氧树脂37份、环氧树脂乳化剂9份按照一定比例混合搅拌均匀后,开始加入18份去离子水,等混合体系开始发生相转变时,继续搅拌同时加入去离子水35份,得到环氧树脂乳液;
[0044] 步骤三、将2mg/ml石墨烯水溶液加入到环氧树脂乳液中,添加去离子水同时充分搅拌,制得石墨烯纤维用上浆剂。其中,石墨烯的层数为两层以上,石墨烯质量为上浆剂中有机物总量的1%,上浆剂的固含量为1%。
[0045] 实施例5:
[0046] 本实施例石墨烯纤维用上浆剂的制备方法,具体包括以下步骤:
[0047] 步骤一、取液体双酚A环氧树脂50份,加入烷基酚聚氧乙烯醚40份(羟值为70mgKOH/g),加热至105℃混合均匀,抽真空去除残余水分,后降温至80℃,开始加入扩链剂
6份后保温6h,得到环氧树脂乳化剂;
[0048] 步骤二、将液体双酚A环氧树脂30份、环氧树脂乳化剂16份按照一定比例混合搅拌均匀后,开始加入19份去离子水,等混合体系开始发生相转变时,继续搅拌同时加入去离子水36份,得到环氧树脂乳液;
[0049] 步骤三、将石墨烯水溶液加入到环氧树脂乳液中,添加去离子水同时充分搅拌,制得石墨烯纤维用上浆剂。其中,石墨烯的层数为两层以上,石墨烯质量为上浆剂中有机物总量的1%,上浆剂的固含量为0.5%。
[0050] 实施例6:
[0051] 本实施例的石墨烯纤维用上浆剂的制备方法,具体包括以下步骤:
[0052] 步骤一、取液体双酚A环氧树脂45份,加入烷基酚聚氧乙烯醚45份(羟值为75mgKOH/g),加热至105℃混合均匀,抽真空去除残余水分,后降温至80℃,开始加入扩链剂
8份后保温6h,得到环氧树脂乳化剂;
[0053] 步骤二、将液体双酚A环氧树脂40份、环氧树脂乳化剂15份按照一定比例混合搅拌均匀后,开始加入15份去离子水,等混合体系开始发生相转变时,继续搅拌同时加入去离子水35份,得到环氧树脂乳液;
[0054] 步骤三、将石墨烯水溶液加入到环氧树脂乳液中,添加去离子水同时充分搅拌,制得石墨烯纤维用上浆剂。其中,石墨烯的层数为两层以上,石墨烯质量为上浆剂中有机物总量的1%,上浆剂的固含量为1.5%。
[0055] 对比例1:对比例1与实施例1的区别在于:在制备环氧树脂乳液过程中,添加环氧树脂乳化剂为5份。
[0056] 对比例2:对比例2与实施例1的区别在于:在制备环氧树脂乳液过程中,添加环氧树脂乳化剂为15份。
[0057] 对比例3:对比例3与实施例1的区别在于:在制备环氧树脂乳液过程中,添加环氧树脂乳化剂为20份。
[0058] 对比例4:对比例4与实施例1的区别在于:石墨烯纤维用上浆剂中石墨烯含量为0%(纯环氧树脂乳液)。
[0059] 对比例5:对比例5与实施例1的区别在于:石墨烯纤维用上浆剂固含量为4.5%。
[0060] 对比例6:对比例6与实施例1的区别在于:石墨烯纤维用上浆剂固含量为6%。
[0061] 实施例7:实施例7与实施例1的区别在于:加入两种烷基酚聚氧乙烯醚45份(羟值为40mgKOH/g烷基酚聚氧乙烯醚为36份,羟值为75mgKOH/g烷基酚聚氧乙烯醚为9份)。
[0062] 实施例8:实施例8与实施例1的区别在于:加入两种烷基酚聚氧乙烯醚45份(羟值为40mgKOH/g烷基酚聚氧乙烯醚为36份,羟值为60mgKOH/g烷基酚聚氧乙烯醚为9份)。
[0063] 实施例9:实施例9与实施例1的区别在于:加入两种烷基酚聚氧乙烯醚45份(羟值为40mgKOH/g烷基酚聚氧乙烯醚为36份,羟值为50mgKOH/g烷基酚聚氧乙烯醚为9份)。
[0064] 实施例10:实施例10与实施例1的区别在于:加入三种烷基酚聚氧乙烯醚45份(羟值为40mgKOH/g烷基酚聚氧乙烯醚为30份,羟值为55mgKOH/g烷基酚聚氧乙烯醚为10份,羟值为75mgKOH/g烷基酚聚氧乙烯醚为5份)。
[0065] 对各实施例以及对比例制得石墨烯纤维用上浆剂稳定性结果列于表1。
[0066] 表1 石墨烯纤维用上浆剂稳定性对比
[0067]
[0068] 从表1的测试结果可以看出本发明环氧树脂乳化剂的含量对环氧树脂乳液的稳定性具有重要的影响作用,过多或过少的环氧树脂乳化剂都不利于石墨烯纤维用上浆剂的储存稳定性;另外,组合两种或三种烷基酚聚氧乙烯醚也可以用于制备环氧树脂乳化剂,但两种烷基酚聚氧乙烯醚组合在提高石墨烯纤维用上浆剂的储存稳定性方面效果最佳。
[0069] 对各实施例以及对比例制得石墨烯纤维用上浆剂处理石墨烯纤维后复合环氧树脂的界面剪切强度结果列于表2。
[0070] 表2 上浆剂处理的石墨烯纤维复合环氧树脂的界面剪切强度
[0071] 实施例 剪切强度(MPa) 储存12月后剪切强度(MPa)实施例1 34.8 34.3
实施例2 35.1 34.8
实施例3 34.9 34.5
实施例4 33.6 33.2
实施例5 32.9 32.5
实施例6 31.1 30.6
对比例1 28.9 20.6
对比例2 26.8 19.7
对比例3 25.3 15.3
对比例4 32.2 31.6
对比例5 31.5 29.7
对比例6 30.2 28.7
实施例7 35.4 35.3
实施例8 35.8 35.7
实施例9 35.3 35.1
实施例10 34.9 34.5
[0072] 从表2的石墨烯纤维用上浆剂处理后的石墨烯纤维复合环氧树脂的界面剪切强度结果可以进一步看出本发明石墨烯纤维用上浆剂中的环氧树脂乳化剂的含量对环氧树脂乳液的稳定性具有重要的影响作用,同时进一步影响到石墨烯纤维复合环氧树脂的界面剪切强度;石墨烯纤维用上浆剂的添加能显著改善石墨烯纤维复合环氧树脂的界面剪切强度,但添加过量的石墨烯纤维用上浆剂不利于石墨烯纤维复合环氧树脂的界面剪切强度的提高;因组合两种烷基酚聚氧乙烯醚可以提高石墨烯纤维用上浆剂的储存稳定性,可有效地保持储存12月后的石墨烯纤维用上浆剂在改善石墨烯纤维复合环氧树脂的界面剪切强度的能力。另外,在组合乳化剂中添加少量羟值较高的烷基酚聚氧乙烯醚更有利于保持石墨烯纤维用上浆剂的储存稳定性,进而能很好保持石墨烯纤维用上浆剂使用性能,其中,以羟值为40mgKOH/g烷基酚聚氧乙烯醚A与羟值为60mgKOH/g烷基酚聚氧乙烯醚B的重量份之比为4:1时的效果最佳,其它比例达到的效果有所降低,如表3所示。
[0073] 表3 A与B不同比例下的上浆剂处理的石墨烯纤维复合环氧树脂的界面剪切强度[0074] A:B(重量份) 剪切强度(MPa) 储存12月后剪切强度(MPa)4:1 35.8 35.7
5:1 35.0 34.8
6:1 34.8 34.5
3:1 34.6 34.3
2:1 34.9 34.8
[0075] 在上述实施例及其替换方案中,石墨烯质量为上浆剂中有机物总量的比例还可以为0.5%、1.5%、3%、4%、5%等。
[0076] 在上述实施例及其替换方案中,烷基酚聚氧乙烯醚羟值还可以75~120mgKOH/g,120~150mgKOH/g等。
[0077] 在上述实施例及其替换方案中,扩链剂还可以为甲苯二异氰酸酯。
[0078] 以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明,对本领域的普通技术人员而言,依据本发明提供的思想,在具体实施方式上会有改变之处,而这些改变也应视为本发明的保护范围。