本文采用轉(zhuǎn)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(jié)果表明:當(dāng)十八烷基三甲基氯化銨（STAC）作為乳化劑,乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為樹脂含量的18.75%,乳化溫度為25℃,攪拌速率為11000 r/min,PPBES數(shù)均分子量為5000時,乳液平均粒徑為110.5 nm,離心沉淀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.01%,Zeta電位為55.1 mV;碳纖維表面能達(dá)到49.02 mJ/m²,上漿劑最佳濃度為1.0%,復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度達(dá)到1824 MPa和80.2 MPa,分別提高了13.0%和9.4%。 

【文章來源】：復(fù)合材料科學(xué)與工程. 2020,(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

不同碳纖維的XPS全譜

使用萬能試驗(yàn)機(jī)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(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度(ILSS)進(jìn)行了測試,結(jié)果如圖8所示。相比較于未處理T700,脫漿后的T700彎曲強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(tuán),與樹脂基體間的化學(xué)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(fù)合材料成型時由于樹脂熔體粘度高導(dǎo)致樹脂很難和纖維充分接觸進(jìn)而產(chǎn)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(tuán)可以與樹脂基體中的極性基團(tuán)產(chǎn)生較強(qiáng)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(jié)構(gòu)時,因?yàn)椤跋嗨葡嗳荨睍a(chǎn)生較強(qiáng)的內(nèi)聚力,所以使用PPBES上漿提高了復(fù)合材料的界面結(jié)合力[18-20]。3.3.2 復(fù)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(fù)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(fù)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(jié)合疏松,纖維與樹脂間的脫粘現(xiàn)象非常明顯。而經(jīng)過PPBES上漿劑上漿后,復(fù)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(jié)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(fù)合材料彎曲強(qiáng)度測試后的斷面形貌結(jié)果表明:經(jīng)過PPBES上漿后,復(fù)合材料的界面性能獲得了明顯的提高,這與彎曲強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度的結(jié)果是一致的。4 結(jié) 論

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]熱塑性復(fù)合材料在航空航天中的應(yīng)用[J]. Uday Vaidya,李進(jìn)松,管佳明.  航空制造技術(shù). 2015(14)
[2]國內(nèi)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 徐秋紅,譚臻,閆燁,劉麗慧,耿志,李云英.  工程塑料應(yīng)用. 2014(07)
[3]磺化聚醚砜上漿劑對碳纖維/聚醚砜復(fù)合材料界面性能的影響[J]. 劉杰,周秀燕,梁節(jié)英.  復(fù)合材料學(xué)報. 2015(02)
[4]碳纖維上漿劑的研究進(jìn)展[J]. 代志雙,李敏,張佐光,石峰暉,張寶艷.  航空制造技術(shù). 2012(20)
[5]十二烷基磺酸鈉相反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)乳化[J]. 王進(jìn),杜宗良,李瑞霞,吳大誠.  功能高分子學(xué)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(xué)�；瘜W(xué)學(xué)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(xué) 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(jì)南大學(xué) 2012



本文編號：3490394