碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐高溫及耐腐蝕等特性，其主要用途是用作增強(qiáng)材料，與樹脂基體復(fù)合，制備高性能的復(fù)合材料，用于替代傳統(tǒng)的鋼鐵等材料在國防、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　由于碳纖維表面的惰性，使其很難與其他基體材料復(fù)合制備界面性能良好的復(fù)合材料，這很大程度上限制了其優(yōu)異性能的發(fā)揮。為此，需要對碳纖維表面進(jìn)行改性處理。
　　目前國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)中有很多碳纖維的改性方法，主要有：
　　1.采用化學(xué)鍍的方法在碳纖維表面均勻鍍銅、銀、鋅等金屬提高其導(dǎo)電性、與金屬的相容性，可用于制備C/金屬復(fù)合材料;
　　2.等離子體技術(shù)在碳纖表面涂敷納米溶膠、二氧化硅等無機(jī)材料，提高碳纖維與無機(jī)材料的相容性;
　　3.采用配制上漿劑對碳纖維進(jìn)行表面改性
　　存在缺點(diǎn)：上述改性方法制備的碳纖維上漿劑主要成分為環(huán)氧樹脂，而傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂乳液對碳纖維集束性差，上漿后的碳纖維松散、毛羽量大，其主要僅用于增強(qiáng)環(huán)氧類熱固性樹脂，上述專利文獻(xiàn)對碳纖維的改性方法，在一定程度上限制了碳纖維的使用領(lǐng)域。
　　本發(fā)明的目的在于提供能夠提高對碳纖維的浸潤性和集束性，降低對碳纖維的毛絲率，合成碳纖維用聚氨酯乳液。
　　聚氨酯乳液合成方法如下：
　　配方要點(diǎn); 本發(fā)明的聚氨酯乳液是通過控制預(yù)聚體中聚酯改性二元醇與二異氰酸酯的質(zhì)量比來調(diào)節(jié)預(yù)聚體中的異氰酸根指數(shù)R為1.2~2.0。其中，異氰酸根指數(shù)R =n(NCO)/ n(OH)); n(NCO)為芳香族二異氰酸酯NCO基團(tuán)的摩爾量，n(OH)為聚酯二元醇OH基團(tuán)的摩爾量。
　　當(dāng)R值較小時(shí)，預(yù)聚物相對分子質(zhì)量較大，預(yù)聚體中無殘留的NCO基團(tuán)，其不能與擴(kuò)鏈劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致預(yù)聚物較難分散，所以乳液粒徑較大(D50大于3μm)，表現(xiàn)為乳液靜止穩(wěn)定性(4周后發(fā)生沉降);
　　當(dāng)R值過大時(shí)，殘留的NCO基團(tuán)增多，會與水生成脲鍵，同時(shí)生產(chǎn)CO2氣體，殘留的NCO基團(tuán)增多，在水分散時(shí)和水發(fā)生擴(kuò)鏈反應(yīng)就越激烈，生成的脲鍵也增多，而脲鍵鏈段疏水性強(qiáng)，形成不溶的多聚脲，導(dǎo)致形成的乳膠粒徑變大(D50大于3μm)，乳液外觀變差(乳白泛黃)，穩(wěn)定性降低(2周后發(fā)生沉降)。
　　具體實(shí)施方式
　　優(yōu)選原料：
　　甲苯二異氰酸酯(TDI)：分析純，日本聚氨酯工業(yè)公司;
　　二苯基甲烷二異氰酸酯：分析純，麥卡希試劑;
　　間苯二甲基二異氰酸酯：分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;
　　聚己二酸丁二醇酯，牌號SP1020，MW=2000，羥值=107，上海匯化實(shí)業(yè)有限公司;
　　聚己內(nèi)酯二醇，牌號Capa1100 ，MW=1000，羥值=107，上海匯化實(shí)業(yè)有限公司;
　　聚碳酸酯二醇，牌號PCD972，MW=2000，羥值=56，上海匯化實(shí)業(yè)有限公司;
　　二羥甲基丙酸(DMPA)，工業(yè)級，湖州長盛化工有限公司;
　　異佛爾酮二胺，工業(yè)級，贏創(chuàng)德固賽;
 
　　辛酸亞錫，工業(yè)級，浙江諸暨市精細(xì)化工廠;
　　乙二胺，分析純，西南化學(xué)試劑有限公司;
　　丙酮，分析純，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司;
　　三乙胺，化學(xué)純，西安化學(xué)試劑廠;
　　硅烷偶聯(lián)劑(KH-550、KH-560、KH-570)，分析純，濟(jì)南多維橋化工有限公司;
　　N-甲基吡咯烷酮，分析純，天津市福晨化學(xué)試劑廠;
　　丙二醇甲醚醋酸酯，分析純，西南化學(xué)試劑有限公司;
　　PA845碳纖維上漿乳液，牌號Hydrosize，麥可門(MICHELMAN)公司;
　　PU401乳液，牌號Baybond，拜耳(BAYER)公司。
　　碳纖維用聚氨酯乳液的制備
　　按配比將聚酯二元醇加入到帶有電動攪拌機(jī)、溫度計(jì)和油浴鍋的反應(yīng)容器中，120℃減壓除水1h后，自然冷卻至50℃，邊攪拌邊油浴升溫至70℃;加入芳香族二異氰酸酯，氮?dú)獗Ｗo(hù)2h回流反應(yīng)，加入有機(jī)溶劑降低體系粘度，降溫40℃出料得到預(yù)聚體;加入加工助劑，用有機(jī)溶劑溶解后在快速攪拌下加入到預(yù)聚體中，反應(yīng)1h后加入三乙胺，再加入去離子水乳化30min，減壓蒸餾除去有機(jī)溶劑，即得固含量為30~60wt%的碳纖維用聚氨酯乳液;對聚氨酯乳液進(jìn)行外觀、乳液穩(wěn)定性、乳液粒徑進(jìn)行測試。