乳液型碳纖維上漿劑的制備與性能研究.pdf

1、本文簡(jiǎn)介了近期碳纖維用上漿劑的發(fā)展情況和幾種主要的制備方法。采用轉(zhuǎn)相乳化法分別制備了適用于4，4-二氨基二苯甲烷四縮水甘油胺型環(huán)氧樹(shù)脂(TGDDM)基體和聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)樹(shù)脂基體的兩種乳液型碳纖維用乳液型上漿劑。探明了上漿劑乳液的最佳原材料配比和制備工藝條件。利用激光粒度分析測(cè)試、離心穩(wěn)定性測(cè)試、傅里葉紅外光譜(FTIR)分析技術(shù)、掃描電子顯微鏡(SEM)、差示掃描量熱分析(DSC)測(cè)試、碳纖維束的耐磨次數(shù)、毛絲量、硬

2、挺度、及其增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度(ILSS)測(cè)試等手段與方法，系統(tǒng)地表征了上漿劑乳液的性能以及上漿處理對(duì)碳纖維后加工性能、表面微觀形貌及其樹(shù)脂基復(fù)合材料界面粘結(jié)強(qiáng)度的影響。
　　以正十二胺擴(kuò)鏈改性的TGDDM環(huán)氧樹(shù)脂為成膜劑，選用轉(zhuǎn)相乳化法成功制備了乳液上漿劑。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)和相關(guān)測(cè)試確定了最佳的乳化工藝:復(fù)配乳化劑與改性樹(shù)脂質(zhì)量比為10∶90，乳化溫度是50℃，乳化速率是11000 rpm。離心穩(wěn)定性測(cè)試和粒度測(cè)試結(jié)果表

3、明上漿劑乳液的穩(wěn)定性優(yōu)異。DSC測(cè)試結(jié)果表明本文自制上漿劑的耐熱性較普通環(huán)氧樹(shù)脂上漿劑有大幅度提高。上漿處理后，碳纖維表面變得平滑;碳纖維束的耐磨次數(shù)達(dá)到1765次，較除漿碳纖維的提升了172.8％;其毛絲量?jī)H為3.9 mg，較除漿的降低了9.9 mg，后加工性能得到顯著提高;上漿處理的碳纖維增強(qiáng)TGDDM環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度高達(dá)57.63 MPa，比除漿的44.62 MPa提高了29.16％，這表明上漿處理可以明顯提高碳纖維和

4、TGDDM樹(shù)脂的界面粘結(jié)強(qiáng)度。
　　采用轉(zhuǎn)相乳化法以聚苯基馬來(lái)酰亞胺-苯乙烯-馬來(lái)酸酐(NSM)共混改性ABS樹(shù)脂作為成膜劑，以O(shè)P-10作為乳化劑制得了與ABS樹(shù)脂基體匹配的乳液型碳纖維上漿劑。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明:最佳乳化溫度是40℃，最佳乳化速率是9000 rpm，最佳乳化劑與成膜劑樹(shù)脂質(zhì)量比為3∶10。上漿處理后，碳纖維的表面溝壑缺陷得到修復(fù);碳纖維表面化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，出現(xiàn)了大量官能團(tuán)和化學(xué)鍵;碳纖維束的耐磨性達(dá)2