上浆剂粒径对碳纤维性能的影响

采用不同粒径的上浆剂，测试其粒径，并观察其稳定性；对不同种类的碳纤维进行上浆处理，测试SEM图像、展纱率、毛丝量、复丝拉伸强度、复合材料拉伸强度和层间剪切强度。结果表明：粒径在100 nm以下的上浆剂稳定性最优，放置一年内粒径没有明显变化；粒径在1 000 nm以下的上浆剂在碳纤维表面的分布较均匀；粒径在1 000 nm以下上浆剂的碳纤维的展纱率一般，毛丝量较低；使用粒径在1 000 nm以下上浆剂的碳纤维层间剪切强度较高；使用三种粒径上浆剂的碳纤维拉伸强度相差不明显，说明拉伸强度与上浆剂的关系较小；干喷湿纺碳纤维的层间剪切强度明显低于湿纺碳纤维。     

环氧树脂上浆剂对PAN基碳纤维性能的影响

分别以KD-213,YD-128环氧树脂、复合环氧树脂及油酸酰胺改性的复合环氧树脂(改性环氧树脂)为主体的上浆剂对聚丙烯腈基碳纤维(PANCF)进行上浆,对上浆纤维的加工性能、表面形貌及其界面剪切强度(IFSS)进行了研究。结果表明:上浆剂改善了PANCF的耐磨性、毛丝量、耐水性及其复合材料的IFSS。其中改性环氧树脂上浆剂为最佳,可在PANCF表面形成一层完整的柔韧性光滑薄膜,上浆后的PANCF的耐磨次数为1887,毛丝量为0.14mg,吸水率小于等于0.005%,复合材料IFSS较未上浆纤维提高38.5%,达87.26GPa。     

聚丙烯腈基碳纤维用环氧树脂上浆剂的比较

用两种环氧树脂上浆剂对国产聚丙烯腈基碳纤维进行上浆,测试和比较了两种环氧树脂上浆剂对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维耐磨性、与水接触角、表面能等性能以及拉伸强度、伸长率、层间剪切强度(ILSS)等力学性能的影响。上浆剂中主体成分环氧树脂相对分子质量不是影响碳纤维层间剪切强度的决定性因素。     

纺丝工艺对T700级碳纤维及其复合材料性能的影响

采用同种上浆剂对不同纺丝工艺国产T700级碳纤维进行上浆，测试分析了不同纺丝工艺碳纤维的表观性能、接触角、展纱性、毛丝量及硬挺度，并对两种纺丝工艺碳纤维制备的复合材料的力学性能进行了测试分析。结果表明：干喷湿纺碳纤维的表面光滑，截面形状基本为圆形，湿纺碳纤维的表面有沟槽，截面形状大部分为近圆形或椭圆形，少量为腰形；干喷湿纺碳纤维在耐磨性、集束性和硬挺度方面均优于湿纺碳纤维，而湿纺碳纤维的展纱性及浸润性优于干喷湿纺碳纤维；干喷湿纺碳纤维制备的复合材料的层间剪切强度比湿纺碳纤维的高12%，干喷湿纺碳纤维制备的NOL环的拉伸强度及强度转化率也高于湿纺碳纤维的。     

乒乓球拍用碳纤维复合材料的改性与性能研究

在乒乓球拍用碳纤维/环氧树脂复合材料表面进行了不同含量纳米微晶纤维素涂覆的改性处理,研究了纳米微晶纤维素含量对复合材料表面形貌、单丝拉伸强度、剪切强度和弯曲性能的影响,并对断口形貌进行了观察。结果表明,硅烷化改性处理并不会对纳米微晶纤维素的形貌和尺寸产生显著改变;去除上浆剂后的碳纤维抗拉强度约为3.44GPa,剪切强度约为48.3MPa,碳纤维的弯曲强度和弯曲模量分别为418.3MPa和20.1GPa,随着AMEO-NCC含量增加,AMEO-NCC涂覆的碳纤维的单丝抗拉强度、剪切强度、弯曲强度和弯曲模量都呈现先增加而后减小的特征,在AMEO-NCC含量为质量分数0.3%时取得单丝抗拉强度最大值,且都高于去除上浆剂后的碳纤维。     

羽毛球拍用碳纤维的表面改性与性能研究

为了对碳纤维进行表面接枝改性处理以增强碳纤维与环氧树脂间的结合力,提升碳纤维的综合力学性能并应用于羽毛球拍中。以亚临界水作为反应介质将三聚氰胺接枝到羽毛球拍用碳纤维表面,研究了反应时间对接枝改性碳纤维的表面形貌、接触角/表面能、单丝拉伸强度、界面剪切强度和冲击韧性的影响。结果表明,上浆处理后碳纤维表面不会有上浆剂残留,但是碳纤维纵向仍然可见加工沟槽,当三聚氰胺接枝改性时间延长至25min及以上时,碳纤维纵向沟槽有所变浅,且由于三聚氰胺在碳纤维上的聚集使得碳纤维表面粗糙度增大,局部可见块状聚集。经过三聚氰胺介质改性的碳纤维的接触角都小于接枝改性前、表面能都大于接枝改性前,随着接枝反应时间的延长,改性碳纤维的接触角不断减小。三聚氰胺接枝改性处理后碳纤维的单丝拉伸强度相较于接枝改性前有不同程度的降低,且随着反应时间的延长,单丝拉伸强度呈现先减小后增大的特征。随着三聚氰胺接枝改性时间的延长,CF-W-t的界面剪切强度、裂纹形成功、拓展功和冲击功呈现逐渐增加的趋势。将三聚氰胺接枝到羽毛球拍用碳纤维表面可以增强碳纤维的综合力学性能。     

碳纤维上浆剂的制备及增强聚酰胺6复合材料

采用己内酰胺(CPL)得到两端为羧基的改性聚酰胺6低聚物(LPA6),将其与环氧树脂反应制得环氧树脂乳液。通过在碳纤维表面沉积施胶剂后,提高了碳纤维表面的极性和表面能。测试结果显示,碳纤维的接触角较未上浆减小19%,碳纤维复合材料拉伸强度较未上浆提高17.7%,拉伸应变较未上浆提高了16.7%,无缺口冲击强度较未上浆提高了21%,缺口冲击强度较未上浆提高了16%。     

上浆剂类型对碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料性能影响

本文研究了乙烯基酯树脂固化工艺,并根据固化工艺制备出不同上浆剂的碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料,并对复合材料进行了力学性能和热稳定性能测试,结果表明水性聚氨酯上浆剂碳纤维较水性环氧上浆剂碳纤维制备的碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料拉伸强度提升了16%,弯曲强度提高10%,层间剪切强度提高19%,并采用扫描电镜(SEM)分析了两种上浆剂碳纤维制备的碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料的层间剪切断面的表面形态,发现聚氨酯上浆剂的碳纤维能够与乙烯基酯树脂有更好的界面结合性能。     

含碳纳米管上浆剂上浆改性碳纤维及其界面研究

碳纤维(CF)是一种高强度、高模量的高性能纤维,被广泛应用于复合材料中,但是纤维表面的活性官能团含量低,与基体之间的界面结合性能较差。本文利用含氨基化碳纳米管(NH_2-CNTs)上浆剂对光威GQ4922/12K型碳纤维表面进行改性,改善碳纤维与环氧树脂之间的界面结合性能。通过傅里叶红外光谱、扫描电镜、X射线光电子能谱、接触角和微脱粘对改性后的纤维表面组成、表面形貌、表面自由能和界面剪切强度进行分析,发现NH_2-CNTs可成功接枝到碳纤维表面,改性后纤维表面的氧(氮)元素含量增加,与水接触角从67.1°降低到50.5°,表面自由能从32.2 mN/m增加到了41.1 mN/m;界面剪切强度在氨基化碳纳米管质量浓度为0.6%时达到最大,相比未改性纤维从62.3 MPa提高到76.8 MPa,提高了23.3%。结果表明通过在上浆剂中引入氨基化碳纳米管,可以增加碳纤维表面活性,提高碳纤维与基体树脂的界面结合性能。     

有机硅协同改性含氟聚氨酯

采用细乳液法结合超声分散技术制备出水性聚氨酯（WPU）、含氟水性聚氨酯（FPAPU）和KH570、羟基硅油协同改性的氟硅水性聚氨酯乳液（SiFPAPU）。通过红外光谱（FTIR）、粒度分布（PSA）、接触角（CA）、表面能分析、原子力显微镜（AFM）、扫描电镜（SEM）、热失重（TG）、拉伸试验表征了WPU、FPAPU、SiFPAPU复合乳液表面性能、热稳定性和力学性能。结果表明随着有机硅协同组分加入,SiFPAPU乳液粒径降低为44.0nm,但粒径分布变宽;成膜后,水相和油相（CH₂I₂）接触角分别达到122.6°、92.5°,表面能降低为11.82mJ/m²,乳胶膜表面平整均一,断面出现明显分层。同时SiFPAPU热稳定性增强,拉伸强度较未改性聚氨酯提高126.1%。     

国产碳纤维上浆剂的比较

探索了不同类型国产上浆剂对碳纤维接触角、表面能、耐磨性、表面微观形态等物理特性的影响。结果表明:使用YJ上浆剂的碳纤维的硬挺度、耐磨性比使用FD、HIT的好,使用HIT上浆剂的碳纤维的外观、丝束幅宽比YJ的好。     

DDI/IPDI型水性聚氨酯胶黏剂的合成及性能研究

以聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)、二聚酸二异氰酸酯(DDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料合成了一系列水性聚氨酯(WPU),探究了m(DDI)/m(IPDI)的配比对水性聚氨酯乳液粒径、胶膜接触角、表面能和力学性能等的影响.结果 表明,随着DDI含量的增加,聚氨酯乳液粒径及黏度逐渐增加,胶膜的拉伸强度下降,...     

Properties of carbon fiber sized with poly(phthalazinone ether ketone) resin

We studied thermoplastic poly(phthalazinone ether ketone) (PPEK) resin as a sizing agent on carbon fiber, with emphasis on its thermal stability, surface energy, wetting performance, and interfacial shear strength (IFSS). X‐ray photoelectron spectroscopy characterization was carried out to study the chemical structure of sized/unsized carbon fibers. Scanning electron microscopy and atomic force microscopy were used to characterize surface topography. TGA was used to analyze the thermal stability. Meanwhile, contact angle measurement was applied to analyze the compatibility between the carbon fibers and PPEK and the surface energy of carbon fibers. IFSS of carbon fiber/PPEK composite was examined by microbond testing. It is found that carbon fibers uniformly coated with PPEK resin had better thermal stability and compatibility with PPEK resin than the uncoated fiber. The contact angle is 57.01° for sized fibers, corresponding to a surface energy of 49.96 mJ m^?2, much smaller than that for unsized ones with contact angle value of 97.05°. The value of IFSS for sized fibers is 51.49 MPa, which is higher than the unsized fibers. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2013     

烷基烯酮二聚体施胶体系对挂面再生纸表面不良施胶的成因剖析

针对某造纸厂再生纸抄造工程实际中,烷基烯酮二聚体（AKD）表面施胶挂面再生纸耐水性能提高不明显的质量问题,采用接触角、红外光谱（FTIR）、热重（TG）、X射线光电子能谱技术（XPS）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）等研究方法,对纸厂生产的AKD施胶挂面再生纸纸样进行表征研究。结果表明,纸样接触角变化表现两面性差异,施胶纸样正面初期接触角为114.5°,反面初期接触角为118.5°,正面临界润湿接触角（≥90°）时间不足9min,反面临界润湿接触角为9min,纸样不具备长效耐水性,AKD施胶体系对纸张长效耐水性的贡献不明显;施胶后AKD特征官能团β-乙烯基丙内酯消失,施胶纸样和施胶萃取纸样在不同氛围下的失重行为不同,原子组成和原子价态化学环境不同,施胶纸样中含有可被四氢呋喃（THF）抽出的可溶物（AKD水解产物酮）,水解产物酮相对含量高于99.0%。AKD不良施胶的主要原因在于施胶体系配伍不当,导致AKD与纤维素酯化接枝反应的具有长效耐水产物的量不足。     

Interfacial microstructure and properties of carbon fiber-reinforced unsaturated polyester composites modified with carbon nanotubes

To improve the interfacial properties in carbon fiber (CF)-reinforced unsaturated polyester (UP) composites, we directly introduced functionalized carbon nanotubes dispersed in the fiber sizing onto the fiber surface. For comparing the influence of polymer type on sizing effect, two different polymers (UP MR13006 and water-soluble epoxy (EP)) were used to prepare sizing agent. Morphology and surface energy of CFs were examined by scanning electron microscopy and dynamic contact angle analysis test. Tensile strength was investigated in accordance with ASTM standards. Mechanical properties of the composites were investigated by interlaminar shear strength (ILSS) and impact toughness. Test results indicate that TS, ILSS, and impact toughness were enhanced simultaneously. For UP matrix, the sizing agent containing UP has better reinforcing and toughening effect than the sizing agent containing water-soluble EP.     

碳纤维上浆工艺及其对碳纤维性能的影响研究

碳纤维作为复合材料增强纤维的理想材料,具有广阔的用途。为了提高其加工工艺性及界面性能,本文利用高耐磨性的聚氨酯树脂作为浆料,对聚丙烯腈基碳纤维上浆,研究了其最佳的上浆工艺和上浆率,同时还研究了不同浆料固含质量分数对其碳纤维浆纱的拉伸强度、耐磨性、表面毛羽及耐水性的影响。     

Effect of sizing on interfacial adhesion of commercial high strength carbon fiber‐reinforced resin composites

The influence of sizing agent on interfacial shear strength (IFSS) of carbon fiber/epoxy (CF/EP) and carbon fiber/bismaleimide (CF/BMI) was investigated. Since sizing agent can alter physicochemical properties of CF surface, possible affecting factors, including sizing reactivity, chemical reactions between sizing and resin, wettability of fiber with resin, fiber surface roughness, and chemical composition of fiber surface, were discussed. It is found that contact angle of fiber with resin and sufficient chemical reactions between sizing and resin reveal strong correlation with the interfacial adhesion of CF/EP and CF/BMI, while the effect of surface roughness and the amount of oxygen on the fiber surface are relatively weak. Due to EP type of the composition, the sizing agent tends to improve the wettability of CF with EP, while goes against for the fiber with BMI. POLYM. COMPOS., 254–261, 2016. © 2014 Society of Plastics Engineers