本文采用轉相乳化的方法,以雜萘聯(lián)苯共聚芳醚砜（PPBES）為主漿料,制備了一種熱塑性乳液上漿劑。討論了乳化劑種類、乳化劑含量、乳化溫度、剪切速率、PPBES分子量對乳液性能的影響,并確定了上漿劑的最佳濃度。結果表明:當十八烷基三甲基氯化銨（STAC）作為乳化劑,乳化劑質量分數為樹脂含量的18.75%,乳化溫度為25℃,攪拌速率為11000 r/min,PPBES數均分子量為5000時,乳液平均粒徑為110.5 nm,離心沉淀質量分數為2.01%,Zeta電位為55.1 mV;碳纖維表面能達到49.02 mJ/m²,上漿劑最佳濃度為1.0%,復合材料彎曲強度和層間剪切強度達到1824 MPa和80.2 MPa,分別提高了13.0%和9.4%。 

【文章來源】：復合材料科學與工程. 2020,(10)北大核心

【文章頁數】：8 頁

【部分圖文】：

不同碳纖維的XPS全譜

使用萬能試驗機分別對脫漿T700、未處理T700和1.0%濃度上漿劑上漿后的T700制成的復合材料的彎曲強度和層間剪切強度(ILSS)進行了測試,結果如圖8所示。相比較于未處理T700,脫漿后的T700彎曲強度從1729 MPa下降到1614 MPa,ILSS從75.9 MPa下降到73.3 MPa;而在PPBES上漿劑上漿后,彎曲強度和ILSS分別提高到1824 MPa和80.2 MPa,分別提高了13.0%和9.4%,比未處理T700彎曲強度和ILSS分別提高了5.5%和5.7%。這是由于脫漿之后纖維表面缺乏活性官能團,與樹脂基體間的化學作用較小,浸潤性較差;而且纖維表面有很多凹槽和缺陷,這些凹槽和缺陷在復合材料成型時由于樹脂熔體粘度高導致樹脂很難和纖維充分接觸進而產生局部缺陷。通過PPBES上漿劑上漿后,上漿劑在碳纖維表面成膜填充覆蓋住纖維表面的缺陷部分,而且上漿劑中的極性基團可以與樹脂基體中的極性基團產生較強的次價力;此外主漿料樹脂與基體樹脂具有相同或相近的結構時,因為“相似相容”會產生較強的內聚力,所以使用PPBES上漿提高了復合材料的界面結合力[18-20]。3.3.2 復合材料彎曲斷面微觀形貌

圖9分別為未處理T700和PPBES上漿T700的CF/PPBES復合材料彎曲斷面微觀形貌。從圖9(a)中可以看到,未處理CF/PPBES復合材料在彎曲破壞后,其斷面形貌非常粗糙,部分碳纖維從PPBES樹脂基體中拔出并撕裂,碳纖維與樹脂基體之間結合疏松,纖維與樹脂間的脫粘現象非常明顯。而經過PPBES上漿劑上漿后,復合材料的彎曲斷面形貌比未處理CF/PPBES有明顯區(qū)別:其彎曲斷面非常整齊,碳纖維與基體之間結合緊湊,沒有明顯界面破壞的跡象,且降低了纖維與樹脂間的脫粘。復合材料彎曲強度測試后的斷面形貌結果表明:經過PPBES上漿后,復合材料的界面性能獲得了明顯的提高,這與彎曲強度和層間剪切強度的結果是一致的。4 結 論

【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱塑性復合材料在航空航天中的應用[J]. Uday Vaidya,李進松,管佳明.  航空制造技術. 2015(14)
[2]國內碳纖維增強熱塑性復合材料研究進展[J]. 徐秋紅,譚臻,閆燁,劉麗慧,耿志,李云英.  工程塑料應用. 2014(07)
[3]磺化聚醚砜上漿劑對碳纖維/聚醚砜復合材料界面性能的影響[J]. 劉杰,周秀燕,梁節(jié)英.  復合材料學報. 2015(02)
[4]碳纖維上漿劑的研究進展[J]. 代志雙,李敏,張佐光,石峰暉,張寶艷.  航空制造技術. 2012(20)
[5]十二烷基磺酸鈉相反轉乳化劑對環(huán)氧乳液性能的影響[J]. 朱靜燕,高延敏,浦建光,孟祥玲.  上海涂料. 2011(01)
[6]環(huán)氧樹脂水基分散體系的相反轉乳化[J]. 王進,杜宗良,李瑞霞,吳大誠.  功能高分子學報. 2000(02)
[7]雙酚A型環(huán)氧樹脂水基化微粒分析[J]. 楊振忠,趙得祿,徐懋,許元澤.  高等學�；瘜W學報. 1997(09)

碩士論文
[1]PPEK乳液上漿劑的制備與性能表征[D]. 李曉非.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[2]乙烯基酯樹脂乳液碳纖維上漿劑的制備與性能研究[D]. 劉建葉.濟南大學 2012



本文編號：3490394