一种自乳化非离子型水性聚酰胺酰亚胺及其制备方法、碳纤维上浆剂及其制备方法和应用

技术特征：
1.一种自乳化非离子型水性聚酰胺酰亚胺，其特征在于，所述聚酰胺酰亚胺的结构式如式ⅰ所示：式ⅰ中，r为h或甲基，x为1～9之间的自然数。2.一种权利要求1所述的自乳化非离子型水性聚酰胺酰亚胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、l-半胱氨酸与含有多个乙氧基的丙烯酸酯类化合物在碱催化条件下于水中反应得到半胱胺酸衍生物，如式ⅱ所示，命名为l-cys-oa；式ⅱ中，r为h或甲基，x为1～9之间的自然数；步骤二、式ⅱ所示的半胱胺酸衍生物与1,2,4-环己烷三甲酸酐在冰醋酸中反应得到水溶性含酰亚胺二酸单体，如式ⅲ所示，命名为da-oa；式ⅲ中，r为h或甲基，x为1～9的自然数；步骤三、式ⅲ所示的水溶性含酰亚胺二酸单体与2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷在离子液体四丁基溴化铵中，亚磷酸三苯酯作吸水剂，反应得到含多乙氧基基团侧链的自乳化非离子型水性聚酰胺酰亚胺，如式ⅰ所示，命名为pai-oa。3.根据权利要求2所述的自乳化非离子型水性聚酰胺酰亚胺的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述l-半胱氨酸与含有多个乙氧基的丙烯酸酯类化合物的摩尔比为1：1～1.1；碱催化的碱性环境ph为7～9，调节碱性环境所使用的碱为氢氧化钠和/或碳酸钠；反应温度为25～30℃；反应时间为12～48h；反应气氛为惰性气体。4.根据权利要求2所述的自乳化非离子型水性聚酰胺酰亚胺的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述半胱胺酸衍生物与1,2,4-环己烷三甲酸酐的摩尔比为1：1；先在冰醋酸中反应，反应温度为25～30℃，反应时间为10-14h；再回流反应，反应温度100-120℃，反应时间
4-6h。5.根据权利要求2所述的自乳化非离子型水性聚酰胺酰亚胺的制备方法，其特征在于：步骤三中，所述水溶性含酰亚胺二酸单体与2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷的摩尔比为1：1，与4倍当量的四丁基溴化铵混合均匀后，加热至液态，加入4倍当量的亚磷酸三苯酯和0～0.5倍当量的单官能封端剂苯胺，搅拌均匀，在120℃下反应1～6h。6.一种碳纤维上浆剂，其特征在于：包括权利要求1所述的自乳化非离子型水性聚酰胺酰亚胺。7.一种权利要求6所述的碳纤维上浆剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将自乳化非离子型水性聚酰胺酰亚胺溶于有机溶剂中得到浓度为10～15％(w/v)的聚合物溶液，将聚合物溶液边搅拌边直接滴加入到水中，制备得到浓度为0.1～1wt％的水性分散体，即为碳纤维上浆剂。8.根据权利要求7所述的碳纤维上浆剂的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺，n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种。9.一种权利要求7或8所述的碳纤维上浆剂的应用，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将商业碳纤维布通过丙酮抽提去浆，在碳纤维上浆剂中浸泡15～30min，先后烘干水分和溶剂，得到上浆后的碳纤维布；步骤2、将热塑性树脂基体粉料与上浆后的碳纤维布层层铺设形成多层复合体，将多层复合体热压成型，得到复合材料层合板。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述多层复合体中热塑性树脂基体粉料的质量分数为30～35％。

技术总结
一种自乳化非离子型水性聚酰胺酰亚胺及其制备方法、碳纤维上浆剂及其制备方法和应用，属于高分子及复合材料领域，具体方案如下：一种自乳化非离子型水性聚酰胺酰亚胺，结构式如式Ⅰ所示：本发明中提供的聚酰胺酰亚胺可通过自乳化在水及少量有机溶剂的存在下形成均一稳定的水性分散体，无需使用表面活性剂，显著提高复合材料力学性能。本发明中的亲水性基团多乙氧基侧基，可在纤维上浆工艺中脱去，有利于提高纤维及其复合材料的抗湿热老化性能。本发明的聚酰胺酰亚胺上浆剂解决了传统碳纤维环氧上浆剂与高性能热塑性树脂复合材料耐热性、相容性不匹配的难题，适用于多种碳纤维增强高性能热塑性复合材料。塑性复合材料。塑性复合材料。


技术研发人员：刘丽 马震宇 普饮川 黄玉东
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2022.03.10
技术公布日：2022/6/1