專利名稱：：酚醛樹脂型纖維處理劑及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種纖維處理劑及其制備方法。技術背景隨著經(jīng)濟技術發(fā)展，復合材料的應用越來越廣泛，其中最重要的技術之一便是如何提高纖維與基體界面剪切強度，對纖維進行表面處理是當前最為重要的方法之一。纖維表面處理方法有很多，其中涂層法最為簡單實用，這類表面處理劑主要為有機硅偶聯(lián)劑、鈦酸酯、絡合物等，在一定條件下涂覆在纖維表面，用于提高復合材料的界面剪切強度。但是，使用這些處理劑后，復合材料的界面強度提高不十分顯著，有些處理劑甚至沒有效果，而且每一種類型的纖維都要采用不同的纖維處理劑，造成處理工藝復雜，成本高等問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決目前纖維處理劑效果不佳，而且只能對一種或者兩種類型纖維有效，并且對其他類型纖維無效的問題；本發(fā)明提供了一種酚醛樹脂型纖維處理劑及其制備方法，使用該處理可提高多種纖維增強復合材料的層間剪切強度。本發(fā)明提供了一種酚醛樹脂型纖維處理劑及其制備方法，使用該處理劑可顯著提高多種纖維增強復合材料的界面剪切強度，包括碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、石英纖維等。本發(fā)明的酚醛樹脂型纖維處理劑由酚醛樹脂和溶劑組成；其中酚醛樹脂占酚醛樹脂型纖維處理劑總重量的1530%;所述的酚酸樹脂按重量份數(shù)比由100份的苯酚、100120份的甲醛和10~13份的復合催化劑經(jīng)過縮聚反應制成；復合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.10.5:0.8~1.2:l的摩爾比制成；其中堿金屬氧化物為ZnO或BaO;二元胺為已二胺、乙二胺或4'，4-二胺基二苯甲烷；二元酸為已二酸、乙二酸或順丁烯二酸酐；所述的溶劑是純度為95%的乙醇。本發(fā)明的酚醛樹脂型纖維處理劑制備方法的步驟如下一、在室溫條件下，將苯酚和甲醛攪拌混合至均勻；二、加入復合催化劑，升溫至7010(TC進行縮聚反應并以300~600r/min的速度攪拌1.5~3h;三、然后在真空度為5070mmHg條件下減壓蒸餾至產(chǎn)物折光指數(shù)達到1.625，即得到粘稠液態(tài)樹脂，再加入純度為95%的乙醇配成質(zhì)量百分比濃度為1530%溶液；即得到酚醛樹脂型纖維處理劑；其中原材料按重量份配比苯酚100份、甲醛100120份和復合催化劑1013份，復合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.10.5:0.81.2:l的摩爾比制成；所述的復合催化劑的制備方法如下堿金屬氧化物、二元胺和二元酸在20(TC條件下加熱lh。本發(fā)明通過使用特殊催化劑合成了一種含有大量極性基團的酚醛樹脂，涂覆在纖維表面，可以顯著提高纖維增強復合材料的層間剪切強度，并且對玻璃纖維、炭纖維、芳綸纖維和石英纖維等都具有良好的粘接效果，可以廣泛使用在航空器部件，雷達天線罩，發(fā)動機殼體部件以及各種玻璃鋼材料制品等纖維的處理。具體實施方式具體實施方式一本實施方式的酚醛樹脂型纖維處理劑由酚醛樹脂和溶劑組成；其中酚醛樹脂占酚醛樹脂型纖維處理劑總重量的1530%;所述的酚醛樹脂按重量份數(shù)比由IOO份的苯酚、100120份的甲醛和1013份的復合催化劑經(jīng)過縮聚反應制成；復合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.1~0.5:(X81.2:1的摩爾制成；所述的溶劑是純度為95%的乙醇。本實施方式中的原材料純度均為工業(yè)級。具體實施方式二本實施方式與具體實施方式一的不同點在于酚醛樹脂濃度為1824%。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式三本實施方式與具體實施方式一的不同點在于酚醛樹脂濃度為20%。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式四本實施方式與具體實施方式一的不同點在于酚醛樹脂型纖維處理劑的酚醛樹脂按重量份數(shù)比由IOO份的苯酚、IOO份的甲醛和10份的復合催化劑經(jīng)過縮聚反應制成。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式五本實施方式與具體實施方式一的不同點在于酚醛樹脂型纖維處理劑的酚醛樹脂按重量份數(shù)比由100份的苯酚、110份的甲醛和11份的復合催化劑經(jīng)過縮聚反應制成。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式六本實施方式與具體實施方式一的不同點在于酚醛樹脂型纖維處理劑的酚醛樹脂按重量份數(shù)比由100份的苯酚、120份的甲醛和12份的復合催化劑經(jīng)過縮聚反應制成。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式七本實施方式與具體實施方式一的不同點在于酚醛樹脂型纖維處理劑的酚醛樹脂按重量份數(shù)比由100份的苯酚、100份的甲醛和13份的復合催化劑經(jīng)過縮聚反應制成。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式八本實施方式與具體實施方式一的不同點在于堿金屬氧化物為ZnO或BaO。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式九本實施方式與具體實施方式一的不同點在于二元胺為已二胺、乙二胺或4'，4-二胺基二苯甲烷。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式十本實施方式與具體實施方式一的不同點在于二元酸為已二酸、乙二酸或順丁烯二酸酐。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式十一本實施方式與具體實施方式一的不同點在于復合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.2:1:l的摩爾比制成。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式十二本實施方式中酚醛樹脂型纖維處理劑制備方法的步驟如下一、在室溫條件下，將苯酚和甲醛攪拌混合至均勻；二、加入復合催化劑，升溫至70100。C進行縮聚反應并以300600r/min的速度攪拌1.53h;三、然后在真空度為5070mmHg條件下減壓蒸餾至產(chǎn)物折光指數(shù)達到1.625，即得到粘稠液態(tài)樹脂，再加入純度為95%的乙醇配成質(zhì)量百分比濃度為1530%的酚醛樹脂乙醇溶液；即得到酚醛樹脂型纖維處理劑；其中原材料按重量份配比苯酚100份、甲醛100~120份和復合催化劑1013份，復合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.10.5:0.8~1.2:l的摩爾比制成。具體實施方式十三本實施方式與具體實施方式十二不同的是復合催化劑的制備方法如下堿金屬氧化物、二元胺和二元酸在200。C條件下加熱lh。其他反應步驟與具體實施方式十二相同。采用下述試驗證明本發(fā)明的效果，試驗具體內(nèi)容如下下述試驗采用的酚醛樹脂型纖維處理劑由酚醛樹脂和乙醇組成；其中酚醛樹脂占酚醛樹脂型纖維處理劑總重量的20%;所述的酚醛樹脂由下列成分按重量份經(jīng)過化學反應制得苯酚100份、甲醛IIO份和復合催化劑10份；復合催化劑由ZnO、已二胺和己二酸按0.2:1:l的摩爾比制成；其制備方法如下一、室溫條件下，將苯酚和甲醛攪拌混合至均勻；二、加入復合催化劑，升溫至80。C，以500r/min的速度攪拌2h;三、然后在真空度60mmHg條件下減壓蒸餾至產(chǎn)物折光指數(shù)達到1.625，得到粘稠液態(tài)樹脂，再加入純度為95%的乙醇配成質(zhì)量百分比濃度為20%的酚醛樹脂乙醇溶液。1、粘接金屬的測試本發(fā)明的酚醛樹脂型纖維處理劑粘接鋼試片的粘接強度的測試結果如表1:表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>2、處瑪纖維處理纖維試驗一采用的方法先將纖維浸漬到酚醛樹脂型纖維處理劑中，然后18(TC固化lh，再浸漬到基體樹脂中，最后將纖維并行排布放入特定的模具中固化。用酚醛樹脂型纖維處理劑處理以下幾種纖維，然后制得纖維/環(huán)氧樹脂復合材料，測試其層間剪切強度，結果如表2:表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>處理纖維試驗二采用的方法先將纖維浸漬到酚醛樹脂型纖維處理劑中，處理后的纖維浸漬到基體樹脂中，最后將纖維并行排布放入特定的模具中固用酚醛樹脂型纖維處理劑處理以下幾種纖維，然后制得纖維/環(huán)氧樹脂復合材料，測試其層間剪切強度，結果如表3:表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權利要求1、一種酚醛樹脂型纖維處理劑，其特征在于酚醛樹脂型纖維處理劑由酚醛樹脂和溶劑組成；其中酚醛樹脂占酚醛樹脂型纖維處理劑總重量的15～30％；所述的酚醛樹脂按重量份數(shù)比由100份的苯酚、100～120份的甲醛和10～13份的復合催化劑經(jīng)過縮聚反應制成；復合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.1～0.5∶0.8～1.2∶1的摩爾比制成；所述的溶劑是純度為95％的乙醇。2、根據(jù)權利要求1所述的酚醛樹脂型纖維處理劑，其特征在于酚醛樹脂濃度為20%。3、根據(jù)權利要求1所述的酚醛樹脂型纖維處理劑，其特征在于酚醛樹脂型纖維處理劑的酚醛樹脂按重量份數(shù)比由IOO份的苯酚、IIO份的甲醛和11份的復合催化劑經(jīng)過縮聚反應制成。4、根據(jù)權利要求1所述的酚醛樹脂型纖維處理劑，其特征在于酚醛樹脂型纖維處理劑的酚醛樹脂按重量份數(shù)比由IOO份的苯酚、120份的甲醛和11份的復合催化劑經(jīng)過縮聚反應制成。5、根據(jù)權利要求1所述的酚醛樹脂型纖維處理劑，其特征在于復合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.2:1:l的摩爾比制成。6、根據(jù)權利要求1或5所述的酚醛樹脂型纖維處理劑，其特征在于堿金屬氧化物為ZnO或BaO;二元胺為己二胺、乙二胺或4'，4-二胺基二苯甲垸；二元酸為已二酸、乙二酸或順丁烯二酸酐。7、如權利要求1所述的酚醛樹脂型纖維處理劑的制備方法，其特征在于該方法的步驟如下一、在室溫條件下，將苯酚和甲醛攪拌混合至均勻；二、加入復合催化劑，升溫至7010(TC，以300600r/min的速度攪拌1.53h;三、然后在真空度為5070mmHg條件下減壓蒸餾至產(chǎn)物折光指數(shù)達到1.625，即得到粘稠液態(tài)樹脂，再加入純度為95%的乙醇配成質(zhì)量百分比濃度為1530%的酚醛樹脂乙醇溶液；即得到酚醛樹脂型纖維處理劑；其中原材料按重量份配比苯酚100份、甲醛100-120份和復合催化劑1013份，復合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.10.5:0.8~1.2:l的摩爾比制成。8、根據(jù)權利要求7所述的酚醛樹脂型纖維處理劑的制備方法，其特征在于在步驟二中加入的復合催化劑的制備方法如下堿金屬氧化物、二元胺和二元酸在20(TC條件下加熱lh。9、根據(jù)權利要求7所述的酚醛樹脂型纖維處理劑的制備方法，其特征在于在步驟一中的反應溫度為70°C。全文摘要酚醛樹脂型纖維處理劑及其制備方法，它涉及一種纖維處理劑及其制備方法。本發(fā)明解決了目前纖維處理劑效果不佳，只能對一種或者兩種類型纖維有效，而對其他類型纖維無效的問題。本發(fā)明產(chǎn)品由15～30％酚醛樹脂和70～85％溶劑組成；酚醛樹脂由100份苯酚、100～120份甲醛和10～13份復合催化劑經(jīng)縮聚反應制成；復合催化劑由堿金屬氧化物、二元胺和二元酸按0.1～0.5∶0.8～1.2∶1的摩爾比制成；其制備方法如下一、在室溫下將苯酚和甲醛攪拌混勻；二、加入復合催化劑，升溫，攪拌1.5～3h；三、減壓蒸餾后加乙醇。本發(fā)明的產(chǎn)品可顯著提高復合材料層間剪切強度，并對多種類型纖維都有顯著效果，還可作復合材料基體樹脂和膠粘劑使用。文檔編號D06M101/30GK101126206SQ20071007263公開日2008年2月20日申請日期2007年8月8日優(yōu)先權日2007年8月8日發(fā)明者牛永安,超王,韜蘇申請人:黑龍江省石油化學研究院