環(huán)氧改性水性聚氨酯的合成及其在碳纖維上膠劑中的應(yīng)用.pdf

1、上膠劑是碳纖維工業(yè)生產(chǎn)中的一種重要助劑，在保護纖維和改善纖維表面性能方面起著重要的作用。目前常用的上膠劑類型是乳液型上膠劑。乳化劑雖然能夠提高纖維表面的浸潤性，但是乳化劑的粘結(jié)性差，使用大量的乳化劑會影響復(fù)合材料的耐水性和力學(xué)性能。因此，本論文研究制備了一種具有自乳化和自固化性能的水性上膠劑。
　　 本文以甲苯二異氰酸酯(TDI)，聚乙二醇(PEG,200/400)，二羥甲基丁酸(DMBA)和2，3-環(huán)氧-1-丙醇等為原料，合成

2、了兩種不同類型的環(huán)氧改性水性聚氨酯(EPU1和EPU2)。用1HNMR和IR分別對二者的化學(xué)結(jié)構(gòu)進行了表征，研究了溫度、溶劑、加料方式以及體系的pH等因素對合成預(yù)聚體反應(yīng)的影響，確定最佳反應(yīng)參數(shù)。用TGA和DSC對EPUs的熱性能和自固化反應(yīng)進行了研究。TGA分析結(jié)果表明EPU2的熱穩(wěn)定比EPU1高，且它們的起始熱分解溫度都在250℃以上。DSC測試結(jié)果表明EPUs的自固化反應(yīng)發(fā)生140℃以上，其固化機理為羧酸與環(huán)氧之間的反應(yīng)。

3、　　 將EPUs配制成兩種水性上膠劑(s-EPU1和s-EPU2)，并對碳纖維進行上膠，研究了上膠劑對碳纖維上膠率、吸水率、耐磨性、集束性、纖維表面以及界面性能的影響。結(jié)果表明，采用s-EPU2上膠劑處理的碳纖維性能優(yōu)于環(huán)氧類上膠劑和s-EPU1上膠劑，其上膠率穩(wěn)定;膠液能在碳纖維表面形成了完整的膠膜，從而有效地保護碳纖維;減少絲束的毛絲量，降低了吸水率，提高了纖維的耐磨性和集束性;另外在纖維表面還出現(xiàn)了凹凸不平物，增加了表面極性和粗

4、糙度，提高了復(fù)合材料的界面剪切強度。與未上膠碳纖維復(fù)合材料相比，經(jīng)s-EPU1上膠處理后碳纖維復(fù)合材料的層間剪切強度達到了最大值(75.5MPa)，提高了17％;經(jīng)s-EPU2上膠處理后碳纖維復(fù)合材料的層間剪切強度達到了71.2MPa，提高了12％。
　　 首次將s-EPU2上膠劑與混酸處理后的碳納米管混合，制備導(dǎo)電型上膠劑，即e-EPU2。對碳纖維進行上膠，研究上膠后復(fù)合材料的電性能和界面性能。結(jié)果表明，碳纖維經(jīng)e-EPU2上