关注·青海中复神鹰碳纤维项目1#纺丝车间正式开工

本文摘要：（由ai生成）上浆剂覆盖碳纤维表面，虽含量低但对性能影响大，能集束纤维、防断裂、促浸润。分为溶液型、乳液型和水溶型，各有优缺点。不同树脂基体需适配上浆剂，以优化复合材料性能，如提高剪切强度、耐磨性等。上浆剂的作用上浆剂是均匀覆盖在碳纤维表面的一层薄薄的树脂层，其在纤维中的质量分数为0.3%～1.2%，尽管其含量很低，但对碳纤维的性能及其编织布、预浸料的制备、复合材料的性能都有重要的作用。根据不同的规格，一束碳纤维中包含成千上万根碳纤维单丝，因此上浆剂的首要功能就是将大量的单丝集束成一束，防止纤维起毛松散，同时也为碳纤维布以及三维编织体提供可能；另外碳纤维在生产和编织的过程中会与多个滚轴摩擦，如果没有上浆剂层的保护，碳纤维单丝很容易断裂，从而使纤维本体的强度降低。碳纤维表面是惰性的类石墨结构，虽然这样的结构使其具有良好的耐腐蚀性，但同时也使得纤维与树脂之间的浸润性降低。因此上浆剂的存在能有效地使碳纤维被树脂充分浸润，减少预浸料中的空气含量，降低复合材料的孔隙率。上浆剂的分类溶液型上浆剂是通过将环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚氨酯等溶于乙醇、丙酮等有机溶剂中配制而成，通过溶剂的挥发在碳纤维表面包覆一层薄薄的树脂，起到保护碳纤维和增加纤维与树脂基体相互粘合的作用。溶液型上浆剂需要使用大量有机溶剂，成本相对较高，而且大量溶剂的挥发对于人体健康和工作环境具有非常严重的危害，因此溶液型上浆剂目前已较少使用。乳液型上浆剂的主要成分为各种树脂，在乳化剂的辅助作用下经高速搅拌而成。它不仅环境友好，而且由于乳化剂的存在，乳液的表面张力小，对纤维的浸润性好，因此该类上浆剂得到了广泛的应用。但这种上浆剂也存在缺点，由于需要使用大量的乳化剂，其本质也是一种表面活性剂，故使碳纤维表面容易吸附水分；另外，低分子量的表面活性剂也会影响纤维与树脂之间的粘结性。水溶型上浆剂是乳液型上浆剂的改进，通过向树脂中引入亲水性基团或将官能团离子化使其具有自乳化能力，从而避免乳化剂的使用。然而目前具有水溶性的树脂较少，而且相对于乳液型上浆剂，其乳液的稳定性较差，这些都是水溶型上浆剂有待解决的问题。不同树脂基体所适用的上浆剂根据相关文献，不同树脂基体所适用的上浆剂主要成分、状态及对复合材料性能的影响如下所示。（1）环氧树脂(EP)基体适用于EP的一种上浆剂主要成分为聚苯醚酮(PPEK)／含有二氮杂萘酮的二胺，其状态为乳液，界面剪切强度(IFSS)可提高15.48%。另一种上浆剂的主要成分为经十二胺改性的EP，其状态为乳液，上浆后碳纤维的耐磨性提高172.8%，复合材料的层间剪切强度(ILSS)提高29.16%。 （2）PA66基体适用于PA66的上浆剂主要成分包括聚氨酯(PUR)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、苯氧树脂(PHE)、EP／PHE，其中PUR和PA上浆的碳纤维增强PA66复合材料具有最高的冲击强度、储能模量和界面粘结性能。（3）PA6基体适用于PA6的上浆剂主要成分为EP，其状态为溶于环己酮(CYC)／四氢呋喃(THF)的溶液，可使ILSS提高20%。（4）乙烯基酯树脂(VER)基体适用于VER的上浆剂主要成分为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，其状态为水溶液，复合材料的拉伸强度提高提25%、纵向弯曲强度提高11%、压缩强度提高31%。（5）聚醚砜(PES)基体适用于PES的上浆剂主要成分为PES，其状态为乳液，碳纤维表面的含氧官能团含量、表面自由能、润湿性都明显增加，ILSS提高26%。（6）PP／PP-g-MAH基体适用于PP／PP-g-MAH的上浆剂主要成分为乙烯– 丙烯酸甲酯– 甲基丙烯酸缩水甘油酯三元无规共聚物(E–MA–GMA)，其状态为E–MA–GMA的甲苯溶液，可使IFSS提高157%、弯曲强度提高139.3%、冲击强度提高233.9%、拉伸强度提高126.1%。（7）聚醚醚酮(PEEK)基体适用于PEEK的上浆剂主要成分为聚醚酮酮(PEKK)，其状态为乳液，显著提高碳纤维与树脂之间的相互作用以及复合材料的抗煤油性。以PEKK的二氯甲烷(DMC)溶液作为PEEK的上浆剂可使ILSS提高70%，弯曲强度提高37%，弯曲弹性模量提高48%。（8）聚酞酮醚酮(PPhEK)基体适用于PPhEK的上浆剂为PPhEK的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液，IFSS由30.51MPa 提高到51.49MPa。（9）聚氨酯(PUR)基体适用于PUR的上浆剂主要成分为PUR，可使碳纤维单丝的拉伸强度由2.5GPa提高到3.5GPa，IFSS由47 MPa 提高到61 MPa。（10）聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)基体适用于PBT的上浆剂主要成分为PUR，可使纤维表面与去离子水的接触角由55°下降到37°，复合材料的拉伸强度由125 MPa 提高到133 MPa。（11）丙烯腈– 丁二烯– 苯乙烯塑料(ABS)基体适用于ABS的上浆剂主要成分为N-苯基马来酰亚胺–马来酸酐–苯乙烯三元共聚物(NSM)／ABS，其状态为乳液，可使ILSS提高26.6%。节选自《工程塑料应用》2019年第2期论文《碳纤维上浆剂及其对复合材料界面性能的影响研究进展》，作者于广等，为适应微 信版面，对部分内容有形式上的改动。来源：碳纤维研习社特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络，发布的目的在于传递更多信息及分享，并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。版权归原作者所有，任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议，请第一时间联系我们，我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展，本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台，对广告内容的真实性或有效性不做评价，请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关，特此声明。来源：碳纤维生产技术