碳纖維上漿劑的制備及應(yīng)用性能研究.pdf

1、碳纖維是高性能纖維，具有耐高溫、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此可在多種行業(yè)中被運(yùn)用。同時(shí)，碳纖維也屬于脆性材料，在制備過程中，會(huì)出現(xiàn)纖維斷裂和毛絲等問題的發(fā)生，將其用在復(fù)合材料中使用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)界面粘結(jié)性較差，導(dǎo)致不能提高其力學(xué)性能，要避免此種現(xiàn)象的發(fā)生，對碳纖維的保護(hù)即漿料的研究成為了關(guān)鍵。目前，國內(nèi)的碳纖維上漿劑大部分需要從國外進(jìn)口，為使我國生產(chǎn)碳纖維的技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和在制備碳纖維生產(chǎn)技術(shù)方面有重大突破。本文將對碳纖維上漿劑進(jìn)行研究。
　

2、　我國使用的碳纖維上漿劑大部分為傳統(tǒng)的油溶型上漿劑，由于其存在有機(jī)溶劑，易于揮發(fā)，在使用時(shí)，不僅對周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，還會(huì)影響工作者的健康。所以，研發(fā)環(huán)保型的上漿劑不僅可以滿足環(huán)保法則對VOC排放量的要求，還可以滿足國內(nèi)廠家對碳纖維復(fù)合材料的工藝要求。
　　本文運(yùn)用化學(xué)改性技術(shù)，對環(huán)氧樹脂進(jìn)行水性化處理，制備出非離子型改性環(huán)氧樹脂(PAEA)和陰離子型改性環(huán)氧樹脂(PAEK)兩種不同類型的碳纖維上漿劑，并通過環(huán)氧值最終確定了

3、PAEA的最佳合成條件為PEG6000和環(huán)氧樹脂E44的投料比為1.6∶1，在120℃下反應(yīng)2小時(shí)，伯胺催化劑的添加量為反應(yīng)物的0.5％;PAEK的最佳工藝條件為五氧化二磷和環(huán)氧樹脂E44的投料比為1.4∶1，在75℃反應(yīng)3小時(shí)。采用紅外光譜儀和核磁共振譜儀來分析PAEA和PAEK的分子結(jié)構(gòu);并研究了PAEA和PAEK的熱穩(wěn)定性、乳液穩(wěn)定性、乳液粒徑和粘度等性能。
　　通過測定乳液的表面張力和接觸角得到了PAEA和PAEK在環(huán)氧值

4、分別為0.03mol/100g和0.05mol/100g，濃度為1％和0.4％時(shí)，配制的乳液性能最優(yōu)，將其施加在碳纖維上，并對其纖維進(jìn)行表征。結(jié)果表明，它們均能明顯降低毛絲量和提高活性基團(tuán)的百分比率，通過電鏡圖可以看出，PAEA和PAEK在施加量達(dá)到3.0mg/g和4.0mg/g時(shí)，能有效的填補(bǔ)碳纖維原絲表面有缺陷的部分，并能均勻的鋪展在纖維表面上;通過測定單絲斷裂強(qiáng)度可知，PAEA和PAEK對碳纖維有補(bǔ)強(qiáng)作用，能提高其斷裂強(qiáng)度;最后由