本發明涉及一種氧化鋁纖維上漿劑及其制備方法。
背景技術：
氧化鋁纖維(alumina fiber)，又稱多晶氧化鋁纖維，屬于高性能無機纖維，是一種多晶陶瓷纖維，具有長纖、短纖、晶須等多種形式。氧化鋁纖維直徑10～20μm，密度2.7～4.2g/cm3，抗拉強度1.4～2.45GPa，抗拉模量190～385GPa，最高使用溫度為1100～1400℃，以Al2O3為主要成分并含有少量的SiO2、B2O3、Zr2O3、MgO等。氧化鋁纖維除具有一般陶瓷纖維的高強度、高模量、熱導率小、熱膨脹系數低、抗化學侵蝕能力、超常的耐熱性、耐高溫氧化性等優點外，還具有原料成本較低、生產工藝簡單等特點，具有較高的性價比和商業價值，廣泛應用于工業、軍事、民用復合材料領域。控制氧化鋁纖維生產的不同工藝過程，可得到不同性質和適用于不同應用的高性能纖維產品。在使用中通常把氧化鋁纖維和普通硅酸鋁纖維按不同比例混合，制成板、氈、磚、標異預制件等，成為以適應不同用途和強度需要的氧化鋁纖維制品。目前國內外巨大的市場需求，使氧化鋁纖維產品面臨著不斷增長的市場發展機遇。
在高性能氧化鋁纖維的制造工程中，氧化鋁纖維的上漿工藝流程是不可缺少的環節。一方面，上漿工藝可以在氧化鋁纖維表面形成功能性有機高分子層，優化氧化鋁纖維的耐磨、集束、鋪展性能，調節纖維干性和彈性，抑制氧化鋁纖維后加工和使用過程中毛絲的產生，使氧化鋁纖維適應復合材料成型過程中編織、鋪層和纏繞等工藝的要求。另一方面，上漿工藝在惰性的氧化鋁纖維表面形成的有機高分子層，能夠提高氧化鋁纖維與基體的潤濕性、結合能力，復合材料成型時形成纖維和基體之間結合良好的界面，提高氧化鋁纖維與基體之間的界面粘結和復合材料的界面剪切強度(ILSS)。同時，通過改變上漿劑體系主要成分的分子類型，實現氧化鋁纖維在不同樹脂基體中的應用，形成氧化鋁纖維產品和相應復合材料的多樣化和適應性。由于氧化鋁纖維上漿劑對于氧化鋁纖維制造和產品性能的重要性，國外各氧化鋁纖維生產公司對于上漿劑配方嚴格保密，相關的文獻報道極少。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種氧化鋁纖維用上漿劑，通過調整濃度和配方來獲得達到實驗要求的上漿劑，并在一定程度上改善了界面粘結性能。本發明中采用環氧樹脂一方面提高親水性，形成溶于水的穩定的乳液，增加浸潤性；另一方面添加酚醛樹脂，纖維與基體的粘結性能，提高了上漿劑的粘結性能；乳化劑為十二烷基磺酸銨或十二烷基硫酸銨，相比于現有上漿劑儲存穩定性大大提高，常溫下儲存3年以上乳液仍能保持穩定的性能，不會出現分層和濃度分布不均現象。
本發明的技術方案是這樣實現的：
一種氧化鋁纖維上漿劑，按照重量份計包括：主漿料0.5-2份，乳化劑5-10份，表面活性劑10-20份，蒸餾水68-84.5份
優選地，所述主漿料為酚醛樹脂與環氧樹脂的混合物，其重量比為1:1～3:1。
優選地，所述酚醛樹脂為211型甲酚甲醛縮合樹脂，環氧樹脂為雙酚A型E44或E51中的其中一種。
優選地，乳化劑為十二烷基磺酸銨或十二烷基硫酸銨中的一種。
優選地，表面活性劑為聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯。
一種氧化鋁纖維上漿劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)將5-10重量份乳化劑，10-20重量份表面活性劑，68-84.5重量份蒸餾水混合后，在1000r/min的穩定轉速下攪拌20min，充分乳化；
(2)將酚醛樹脂樹脂與環氧樹脂按重量比1:1～3:1的混合物0.5-2重量份加入到上述乳液中以1000r/min攪拌30min直至形成均勻穩定的乳液，得到氧化鋁纖維上漿劑。
本發明產生的有益效果為：(1)該上漿劑為乳液型上漿劑，原料易得且成本低，對環境友好。(2)通過調整各組分間的配比，可使得該上漿劑的穩定性增加。(3)通過調整濃度和配方來獲得達到實驗要求的上漿劑，并在一定程度上改善了界面粘結性能。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
所用酚醛樹脂為長沙豐譽化工有限公司211型，工業級。
所用環氧樹脂為張家港衡業特種樹脂有限公司，工業級。
十二烷基磺酸銨和十二烷基硫酸銨為上海滬峰生化試劑有限公
司，分析純。非離子表面活性劑吐溫20為南京化學試劑有限公司。
實施例1
本實施例中上漿劑的制備方法包括以下步驟：
(1)將5重量份乳化劑，10重量份表面活性劑，84.5重量份蒸餾水混合后，在1000r/min的穩定轉速下攪拌20min，充分乳化；
(2)將質量比為1：1的酚醛樹脂與環氧樹脂的混合物0.5重量份加入到上述乳液中以1000r/min攪拌30min直至形成均勻穩定的乳液，得到氧化鋁纖維上漿劑。
實施例2
本實施例中上漿劑的制備方法包括以下步驟：
(1)將8重量份乳化劑，15重量份表面活性劑，76重量份蒸餾水混合后，在1000r/min的穩定轉速下攪拌20min，充分乳化；
(2)將質量比為2：1的酚醛樹脂與環氧樹脂的混合物1重量份加入到上述乳液中以1000r/min攪拌30min直至形成均勻穩定的乳液，得到氧化鋁纖維上漿劑。
實施例3
本實施例中上漿劑的制備方法包括以下步驟：
(1)將10重量份乳化劑，20重量份表面活性劑，68重量份蒸餾水混合后，在1000r/min的穩定轉速下攪拌20min，充分乳化；
(2)將質量比為3：1的酚醛樹脂與環氧樹脂的混合物2重量份加入到上述乳液中以1000r/min攪拌30min直至形成均勻穩定的乳液，得到氧化鋁纖維上漿劑。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。