環(huán)氧樹脂E-44乳液型上漿劑的制備及工藝研究.pdf

1、由于碳纖維具有高比強度、高比模量、耐磨、耐腐蝕等優(yōu)異性能，常常被用作先進復(fù)合材料的增強材料，廣泛應(yīng)用于國防、航空航天、運動器材、交通運輸?shù)缺姸囝I(lǐng)域。然而，碳纖維是一種斷裂伸長率很低，且屬于脆性的材料，在隨后的加工生產(chǎn)中只要受到類似于摩擦、彎曲等作用時，就容易使其出現(xiàn)起毛或部分碳纖維單絲斷裂的現(xiàn)象。碳纖維的這種毛絲，不僅會嚴重妨礙基體樹脂對纖維的潤濕，還會使整個復(fù)合材料的力學(xué)性能因此而大打折扣。目前，解決碳纖維這種缺陷的最好方法就是對其進

2、行上漿處理。
　　傳統(tǒng)意義上的上漿就是將一層有機過渡層引入到纖維與樹脂之間，這層有機中間層就是所謂的上漿劑，目前，國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)中上漿劑用量最多的類型是溶液型，溶液型上漿劑由于使用了大量易揮發(fā)的有機溶劑，有機溶劑的揮發(fā)不僅造成工作環(huán)境受到污染，還會于無形中增加整個碳纖維工藝的生產(chǎn)成本。用水作為溶劑則完全不存在如上所述的各種問題，因此以水作為溶劑或分散介質(zhì)的乳液型上漿劑吸引了越來越多的注意力。
　　本文以環(huán)氧樹脂為主漿料，通過相

3、反轉(zhuǎn)乳化法制備了環(huán)氧樹脂乳液型上漿劑，并在單因素實驗的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面分析法對上漿劑乳液制備過程中影響其穩(wěn)定性的因素進行了優(yōu)化研究，確定最佳的工藝參數(shù)。Box-Behnken研究結(jié)果表明：當體系溫度是80℃，攪拌速度是1500rpm，乳化劑OP-10的加入量為2.58g，吐溫60的加入量為0.89g，十二烷基苯磺酸鈉的加入量為0.31g，乳液的平均粒徑最小，為46.64μm。除此之外，還考察了在此優(yōu)化工藝條件下上漿劑的機械穩(wěn)定性、貯存

4、穩(wěn)定性、凍融穩(wěn)定性、粘度、pH值、粒徑及粒徑分布。
　　采用本文制備的環(huán)氧樹脂乳液型上漿劑對碳纖維進行上漿，與未上漿的碳纖維相比結(jié)果表明：當上漿劑的質(zhì)量濃度是20％時，碳纖維的表觀性質(zhì)如表面亮度、光滑性、集束性和交聯(lián)性等都具有較好的特征。掃描電子顯微鏡的結(jié)果顯示，與未上漿的碳纖維相比，上漿后碳纖維表面的軸向溝槽變得不明顯，表面缺陷也顯著降低。
　　層間剪切強度（ILSS）測試表明，上漿后碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料 ILSS為6