乙烯基酯樹(shù)脂乳液碳纖維上漿劑的制備與性能研究.pdf

1、本文以乙烯基酯樹(shù)脂(VE)與端環(huán)氧基液態(tài)丁腈橡膠(ETBN)為主漿科，通過(guò)轉(zhuǎn)相乳化法制備了乙烯基酯樹(shù)脂乳液型碳纖維上漿劑(VESA)。采用離心機(jī)、激光粒度分析儀、電泳儀、旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)與界面張力儀等，研究了乳化劑、乳化溫度、攪拌速率和加水方式等因素對(duì)上漿劑乳液性能的影響。結(jié)果表明:采用復(fù)配乳化劑壬基酚聚氧乙烯醚磷酸胺(NP-10A)和蓖麻油聚氧乙烯醚(EL-40)質(zhì)量比為3:1、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為主漿料的l0％，VE與ETBN的質(zhì)量比為60:40，

2、乳化溫度為50℃，攪拌速率為10000r/min及加水方式為轉(zhuǎn)相前速率2ml/min、轉(zhuǎn)相后7ml/min時(shí)，上漿劑穩(wěn)定性最高。其離心沉淀分?jǐn)?shù)為8.67％，平均粒徑大小為0.068μm、分布均勻，zeta電位為53.24mV，粘度為13mPa·s，表面張力為32mN.m-1。采用傅里葉紅外光譜和凝膠色譜等表征了上漿劑乳液的結(jié)構(gòu)和分子量。結(jié)果表明，日本商品上漿劑SA-1與中國(guó)商品上漿劑SA-2中均含有水性環(huán)氧樹(shù)脂或其改性物。VESA的性能

3、優(yōu)于SA-2，與SA-1相差不大。
　　 分別將VESA、SA-1及SA-2三種上漿劑對(duì)除漿日本T700SC碳纖維進(jìn)行上漿。采用耐磨儀、接觸角測(cè)定儀和力.能試驗(yàn)機(jī)等測(cè)試了上漿劑對(duì)碳纖維及碳纖維增強(qiáng)乙烯基酯樹(shù)脂復(fù)合材料性能的影響。當(dāng)碳纖維的上漿率為1.5％時(shí)，碳纖維的表面亮度、集束性、光滑性和交聯(lián)性較好。碳纖維耐磨性提高，毛絲量降低，均顯著改善了碳纖維的后加工性能。VESA上漿的碳纖維具有較低的硬挺度，較好的柔軟性。接觸角測(cè)試結(jié)果

4、表明，上漿劑提高了碳纖維的表面能，降低了纖維與去離子水、二碘甲烷和乙烯基酯樹(shù)脂的接觸角，改善了纖維與基體樹(shù)脂的潤(rùn)濕性。利用X光電子能譜儀(XPS)和掃描電鏡(SEM)等表征了碳纖維表面元素組成與微觀形貌。XPS結(jié)果表明，VESA上漿碳纖維表面氧元素含量增加，氧碳原子比例增高，表面活性得到提高。SEM結(jié)果表明，除漿碳纖維表面存在微孔、溝槽等缺陷，影響其綜合性能。上漿后纖維表面溝槽經(jīng)上漿劑的填補(bǔ)變得不明顯，表面缺陷顯著降低，上漿劑涂層鋪展良

5、好，覆蓋均勻。
　　 層間剪切強(qiáng)度(ILSS)測(cè)試表明，除漿碳纖維/乙烯基酯樹(shù)脂(CF/VE)復(fù)合材料ILSS最低，為38.09MPa。上漿后，CF/VE復(fù)合材料ILSS均有不同程度的提高。VESA上漿CF/VE復(fù)合材料ILSS最高，為45.96MPa，提高了20.7％，表明VESA上漿劑與乙烯基酯樹(shù)脂基體具有較好的相容性。復(fù)合材料斷面掃描SEM圖表明，除漿碳纖維與基體樹(shù)脂界面脫粘嚴(yán)重，大量碳纖維從樹(shù)脂基體中拔脫，并且纖維拔出長(zhǎng)