碳纖維上漿劑的制備及應用性能研究.pdf

1、碳纖維是高性能纖維，具有耐高溫、穩(wěn)定性強等特點，因此可在多種行業(yè)中被運用。同時，碳纖維也屬于脆性材料，在制備過程中，會出現(xiàn)纖維斷裂和毛絲等問題的發(fā)生，將其用在復合材料中使用時，會出現(xiàn)界面粘結性較差，導致不能提高其力學性能，要避免此種現(xiàn)象的發(fā)生，對碳纖維的保護即漿料的研究成為了關鍵。目前，國內(nèi)的碳纖維上漿劑大部分需要從國外進口，為使我國生產(chǎn)碳纖維的技術進一步發(fā)展和在制備碳纖維生產(chǎn)技術方面有重大突破。本文將對碳纖維上漿劑進行研究。
　

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，由于其存在有機溶劑，易于揮發(fā)，在使用時，不僅對周圍的環(huán)境造成嚴重的影響，還會影響工作者的健康。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)廠家對碳纖維復合材料的工藝要求。
　　本文運用化學改性技術，對環(huán)氧樹脂進行水性化處理，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2小時，伯胺催化劑的添加量為反應物的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3小時。采用紅外光譜儀和核磁共振譜儀來分析PAEA和PAEK的分子結構;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，配制的乳液性能最優(yōu)，將其施加在碳纖維上，并對其纖維進行表征。結果表明，它們均能明顯降低毛絲量和提高活性基團的百分比率，通過電鏡圖可以看出，PAEA和PAEK在施加量達到3.0mg/g和4.0mg/g時，能有效的填補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度可知，PAEA和PAEK對碳纖維有補強作用，能提高其斷裂強度;最后由