一種有機硅改性環(huán)氧樹脂乳液的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及纖維處理助劑制備技術領域，具體涉及一種有機硅改性環(huán)氧樹脂乳液的制備方法。
【背景技術】
[0002]使用碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維等高性能纖維與樹脂復配、固化制備的復合材料，高性能纖維的加入能夠大大提高材料的拉伸強度、模量、抗沖擊等力學性能。為了提高纖維增強樹脂的性能，通常在碳纖維、玻璃纖維以及玄武巖纖維等高性能纖維生產(chǎn)過程中，需要使用助劑對纖維表面進行處理，以提高樹脂對纖維的浸潤性和形成特定的纖維-樹脂界面，如碳纖維生產(chǎn)中使用的上漿劑，在玻璃纖維或玄武巖纖維生產(chǎn)中使用的浸潤劑。對于短切的高新能纖維增強樹脂復合材料，短切纖維在樹脂基體中的分散性也對復合材料產(chǎn)品的性能有著重要影響。不同于長絲纖維制備的復合材料的各向異性的特征，使用短切纖維制備的復合材料將具有明顯的各向同性的特征。短切纖維在樹脂基體中分散越好，所制備的復合材料的各向性能差別越小。因此針對碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維等高性能纖維的短切纖維在復合材料制備中的應用，不僅要求樹脂對纖維具有良好浸潤性，形成理想的纖維-樹脂界面，還需提高短切纖維在樹脂中的分散能力。
[0003]目前國內(nèi)還沒有專門針對碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維等高性能纖維的短切纖維的開發(fā)表面改性使用的上漿劑或浸潤劑產(chǎn)品及相關報道，工業(yè)應用中通常以長絲纖維使用的產(chǎn)品代替。長絲纖維一般要求纖維具有良好的集束性和潤滑性，以避免在生產(chǎn)、織布、纏繞成型、拉擠成型工藝中產(chǎn)生毛絲，從而影響產(chǎn)品性能，如專利CN 103790019 A、CN103797183 A中的碳纖維上漿劑都主要用于碳纖維長絲。但作為短切纖維的表面處理劑，難以達到短切纖維在樹脂基體中分散性的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種有機硅改性環(huán)氧樹脂乳液的制備方法，通過該制備方法制備出的乳液能夠作為碳纖維、玻璃纖維和玄武巖纖維等短切纖維的表面處理劑使用，使得處理后的短切纖維具有較低的表面能，大大提高了短切纖維在樹脂中的分散性和浸潤性。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0006]一種有機硅改性環(huán)氧樹脂乳液的制備方法，包括如下步驟:
[0007]將具有反應活性的有機硅單體、含氨基的硅烷偶聯(lián)劑、封端劑在催化劑的作用下合成氨基改性有機硅樹脂；
[0008]將所述氨基改性有機硅樹脂與環(huán)氧封端的聚醚反應，合成聚醚改性的氨基有機硅樹脂；
[0009]將所述聚醚改性的氨基有機硅樹脂與環(huán)氧樹脂反應，合成有機硅改性環(huán)氧樹脂；
[0010]向所述有機硅改性環(huán)氧樹脂中一次性或分步加入去離子水，通過剪切乳化制備出有機硅改性環(huán)氧樹脂乳液。
[0011]進一步地，所述將具有反應活性的有機硅單體、含氨基的硅烷偶聯(lián)劑、封端劑在催化劑的作用下合成氨基改性有機硅樹脂，具體包括如下步驟:
[0012]將100重量份具有反應活性的有機硅單體、1-10重量份含氨基的硅烷偶聯(lián)劑、1-5重量份的封端劑，以及占反應體系總重的0.01%-0.1%的催化劑加入反應釜中，攪拌抽真空并升溫至80-160°C，反應時間2-8小時得到氨基改性有機硅樹脂。
[0013]進一步地，所述將所述氨基改性有機硅樹脂與環(huán)氧封端的聚醚反應，合成聚醚改性的氨基有機硅樹脂，具體包括如下步驟:
[0014]將10重量份氨基改性有機硅樹脂與2-20重量份環(huán)氧封端的聚醚加入到反應釜中，升溫至60-160°C，反應2-6小時，合成聚醚改性的氨基有機硅樹脂。
[0015]進一步地，所述將所述聚醚改性的氨基有機硅樹脂與環(huán)氧樹脂反應，合成有機硅改性環(huán)氧樹脂，具體包括如下步驟:
[0016]將10重量份聚醚改性的氨基有機硅樹脂與2-20重量份環(huán)氧樹脂加入反應釜中，升溫至60-160°C，反應2-6小時，合成有機硅改性環(huán)氧樹脂。
[0017]進一步地，所述向所述有機硅改性環(huán)氧樹脂中一次性或分步加入去離子水，通過剪切乳化制備出有機硅改性環(huán)氧樹脂乳液，具體包括如下步驟:
[0018]向100重量份有機硅改性環(huán)氧樹脂中一次性或分步加入100-300重量份去離子水，在30-50°C下剪切乳化制備有機硅改性環(huán)氧樹脂乳液。
[0019]進一步地，所述具有反應活性的有機硅單體包括:八甲基環(huán)四硅氧烷、六甲基環(huán)三硅氧烷、十甲基環(huán)五硅氧烷，端羥基線性硅油中的一種或幾種。
[0020]進一步地，所述含氨基的硅烷偶聯(lián)劑包括:γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、Ν-β (氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，Ν-β (氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中一種或幾種。
[0021]進一步地，所述封端劑為六甲基二硅氧烷，所述催化劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉或四甲基氫氧化錢。
[0022]進一步地，所述環(huán)氧封端的聚醚為環(huán)氧封端的聚氧乙烯醚或環(huán)氧封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一種，所述環(huán)氧封端的聚醚的分子量為1000-20000，結構特征為:
[0023]CH2(O) CH- (CH2CH2O)n-A,
[0024]或:
[0025]CH2 (O) CH- (CH2CH2O) n_ (CH2CH2CH2O) m~A,
[0026]其中A 為 H，_013或-CH 2CH3。
[0027]進一步地，所述環(huán)氧樹脂包括雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂，酚醛型環(huán)氧樹脂，縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂中的一種或多種。
[0028]與現(xiàn)有技術方案相比，本發(fā)明采用的技術方案產(chǎn)生的有益效果如下:
[0029]使用本發(fā)明制備方法制備出的有機硅改性環(huán)氧樹脂乳液，具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，能夠作為碳纖維、玻璃纖維和玄武巖纖維等短切纖維的表面處理劑使用，由于引入有機硅鏈段，使得處理后的短切纖維具有較低的表面能，大大提高了短切纖維在樹脂中的分散性和浸潤性。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明實施例提供的有機硅改性環(huán)氧樹脂乳液的制備方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明技術方案進行詳細描述。
[0032]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種有機硅改性環(huán)氧樹脂乳液的制備方法，包括如下步驟:
[0033]步驟110:將具有反應活性的有機娃單體、含氣基的娃燒偶聯(lián)劑、封端劑在催化劑的作用下合成氨基改性有機硅樹脂；
[0034]具體地，將100重量份具有反應活性的有機硅單體、1-10重量份含氨基的硅烷偶聯(lián)劑、1-5重量份的封端劑，以及占反應體系總重的0.01% -0.1 %的催化劑加入反應釜中，攪拌抽真空并升溫至80-160°C，反應時間2-8小時得到氨基改性有機硅樹脂。所述具有反應活性的有機硅單體包括:八甲基環(huán)四硅氧烷、六甲基環(huán)三硅氧烷、十甲基環(huán)五硅氧烷，端羥基線性硅油中的一種或幾種。所述含氨基的硅烷偶聯(lián)劑包括:γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、Ν-β (氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，Ν-β (氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中一種或幾種。所述封端劑為六甲基二硅氧烷，所述催化劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉或四甲基氫氧化銨。
[0035]步驟120:將所述氨基改性有機硅樹脂與環(huán)氧封端的聚醚反應，合成聚醚改性的氣基有機娃樹脂；
[0036]具體地，將10重量份氨基改性有機硅樹脂與2-20重量份環(huán)氧封端的聚醚加入到反應釜中，升溫至60-160°C，反應2-6小時，合成聚醚改性的氨基有機硅樹脂。所述環(huán)氧封端的聚醚為環(huán)氧封端的聚氧乙烯醚或環(huán)氧封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一種，所述環(huán)氧封端的聚醚的分子量為1000-20000，結構特征為:
[0037]CH2(O) CH- (CH2CH2O)n-A,
[0038]或:
[0039]CH2 (O) CH- (CH2CH2O) n_ (CH2CH2CH2O) m~A,
[0040]其中A 為 H，_013或-CH 2CH3。
[0041]步驟130:將所述聚醚改性的氨基有機硅樹脂與環(huán)氧樹脂反應，合成有機硅改性環(huán)氧樹脂；
[0042]具體地，將10重量份聚醚改性的氨基有機硅樹脂與2-20重量份環(huán)氧樹脂加入反應釜中，升溫至60-160°C，反應2-6小時，合成有機硅改性環(huán)氧樹脂。所述環(huán)氧樹脂包括雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂，酚醛型環(huán)氧樹脂，縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂中的一種或多種。
[0043]步驟140:向所述有機硅改性環(huán)氧樹脂中一次性或分步加入去離子水，通過剪切乳化制備出有機硅改性環(huán)氧樹脂乳液；
[0044]具體地，向100重量份有機硅改性環(huán)氧樹脂中一次性或分步加入10