水性環(huán)氧樹脂碳纖維上漿劑.pdf

1、碳纖維具有高強(qiáng)高模、耐高溫的性能，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。然而，碳纖維伸長(zhǎng)率低且脆，在加工過(guò)程中受到反復(fù)彎曲、摩擦容易造成單絲斷裂和毛絲。制備纖維增強(qiáng)復(fù)合材料時(shí)，碳纖維的毛絲會(huì)阻礙基體樹脂對(duì)碳纖維的潤(rùn)濕，從而導(dǎo)致制得的復(fù)合材料力學(xué)性能欠佳。為了解決這個(gè)問(wèn)題，碳纖維需要進(jìn)行上漿處理。傳統(tǒng)的碳纖維上漿劑多采用丙酮作為溶劑，但是以丙酮作為溶劑不僅加大了生產(chǎn)成本，而且由于丙酮易揮發(fā)使得上漿劑的濃度不斷變化，污染環(huán)境并存在火災(zāi)隱患，而采用水作為溶劑

2、則不存在以上問(wèn)題，因此以水為溶劑或分散介質(zhì)的水性環(huán)氧樹脂上漿劑愈來(lái)愈受到重視。
　　 近些年關(guān)于水性環(huán)氧樹脂上漿劑的研究多采用外加乳化劑法制備水性環(huán)氧樹脂上漿劑，通過(guò)化學(xué)改性方法制備具有自乳化功能的水性環(huán)氧樹脂上漿劑的研究較少。雖然乳化劑在碳纖維上漿過(guò)程中能夠提高纖維的潤(rùn)濕速度，但是殘留的乳化劑等小分子非活性物質(zhì)會(huì)影響最終產(chǎn)品的耐化學(xué)性和耐水性能，具有自乳化性能的水性環(huán)氧樹脂作為上漿劑則不存在以上問(wèn)題。
　　 本文通過(guò)對(duì)

3、環(huán)氧樹脂進(jìn)行化學(xué)改性的方法，制備具有自乳化性能的改性環(huán)氧樹脂。將具有親水性的二乙醇胺與環(huán)氧樹脂進(jìn)行反應(yīng)生成環(huán)氧-胺加成物，再用冰乙酸中和成鹽。通過(guò)測(cè)試環(huán)氧基轉(zhuǎn)化率確定改性反應(yīng)的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)物比。再將改性環(huán)氧樹脂配成水性體系，研究了水性體系的穩(wěn)定性、粘度和稀釋性等性能。
　　 將固含量60％的水性體系稀釋至固含量3％的水性體系，得到水性環(huán)氧樹脂上漿劑。根據(jù)碳纖維上漿劑的性能要求，測(cè)試表征了上漿劑的穩(wěn)定性、粘度、pH值、

4、粒徑分布和成膜性能。
　　 將自制水性環(huán)氧樹脂上漿劑對(duì)碳纖維進(jìn)行上漿，并與環(huán)氧樹脂/丙酮上漿劑對(duì)比，研究了上漿劑對(duì)碳纖維性能的影響，包括:上漿率、纖維表面、耐磨性能、毛絲量、拉伸性能和界面性能。結(jié)果表明，采用自制水性環(huán)氧樹脂上漿劑的碳纖維性能優(yōu)于環(huán)氧樹脂/丙酮上漿劑:其上漿率更穩(wěn)定;漿液在碳纖維單絲表面形成了光滑、完整的漿膜，能夠有效地保護(hù)碳纖維;大幅減少了碳纖維束的毛絲量，提高了纖維的耐磨性能;碳纖維的拉伸強(qiáng)度也有所提高;充分