碳纤维上浆工艺的自动化改进
耐热型碳纤维上浆剂工艺研究及效果评价
１ ． １ 原 料
自产Ｔ ７ ０ ０ — ６ Ｋ碳纤 维 ，上浆 剂 由复旦 大学研 制 。
１ ． ２ 上浆工艺
朱 上浆 的 碳纤 维 经导 辊 进 入 上浆 槽 ，经 浸 润 后 ，再
称 取约 ２ ｇ ｉ ￣样 ，烘箱 中干燥 ｌ ｈ ，再 以 丙酮萃 取 ２ ｈ
后 ，烘 干称 重 。 １ ． ３ ＿ ３ 层 问剪切 强度
二二 亘丽
耐热型碳纤维上浆剂工艺研究及效果评价
文 Ｉ马祥林 任 婷 王俊峰 蒋元力
摘要 ：以接触角 、表 面能 、耐磨时 间、毛丝量 、力学性能和 层间剪切强度等测试方法 ，研究 而 寸 热 型碳 纤维上
浆剂在 不同浓 度下对纤 维 上浆效 果的影响 。结 果表明 ，该碳纤维 上浆 剂的耐热温度高达３ ４ ０－ Ｃ 浓度为２ ． ５ ％为 最佳工 艺控制指标 ；与裸丝比较 ，上浆后纤维 的接 触 角降低 、毛丝量 大幅减 少，表面能 耐磨时 、力学性能
Ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ Ｐｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ
碳 纤维 生 产过 程 ｌ ｌ ｝ １ ，上 浆 剂 在改 善 纤维 表 面 性 能和 保 护 纤 维等 方 面起 重要 作 用 ，可增 加 丝 束的 集 束 性 ，改
善纤 维界 币 能 ，有效 降 低 丝 束损 伤 ，利 于 浸 润 ，从而
１ ３ ． ５ ３ ％。说 明该 上浆 剂 的分 解 温 度高 ，残 留率 低 ，适 用
图 ３ 不 同质量分数的上浆剂上浆后纤维的表面形态
２ ． ３ 毛丝量和耐磨性能
以 质 量分 数 为２ ． ５ ％的 上 浆剂 对 裸纤 维 进 行 上浆 ，纤 维 以０ ． ２～ ０ ． ５ ｍ／ ｍｉ ｎ 的速 度匀速 经 过 ２枚 聚氯 酯软 泡 夹 层 ，称 量 ｌ ０ ｍｉ ｎ 后软 泡 的质量 变化 量 ，即纤维 的毛 丝 量 ，
碳纤维上浆剂的功能和进展研究
碳纤维上浆剂的功能和进展研究作者：李克亮韩林车旭来源：《科学与财富》2016年第17期摘要：碳纤维是一种理想的原料，碳纤维的特点在于强度很大，质量很轻，同时不导电。
所以碳纤维是一种理想的原料。
但是碳纤维的问题在于碳纤维很脆，碳纤维制品的表面会形成一层细小的毛刺，如果人触碰就会对人体造成伤害，在碳纤维的使用中需要在表面上涂抹一层材料，让碳纤维的表面变的平整，不影响材料的使用，而涂抹的材料就称作碳纤维上浆剂，本文的分析了常见的几种上浆剂的功能和研究的进展情况。
关键词：碳纤维；上浆剂；材料功能碳纤维使用中，上浆剂是一个重要的部分，碳纤维使用经常受到上浆剂的制约，尤其在现在的这个新的时代，碳纤维的应用得到了进一步的提高。
这得益于3D打印技术的发展，3D打印技术中最常用的打印原材料就是使用的碳纤维，科研工作者也认为碳纤维是最优良的打印材料之一，但是3D打印处理的碳纤维制品表面的粗糙程度更严重，这对3D打印技术的产品的推广产生了严重的影响，良好的上浆剂能够提高碳纤维的质量和寿命，对碳纤维材料的发展有着积极的作用。
1 碳纤维上浆剂的种类碳纤维的上浆剂基本可以分为两种，一种是溶液型，另一种是乳液型。
它们的主要原理也是不同的，溶液型一般都是采用树脂类、乙烯类的有机溶剂，其作用原理是将碳纤维表面的碳溶解，这样就能完成一个完整的表面。
乳液型的作用原理就是利用乳液性流体的形式，完整的覆盖到碳纤维的表面上，形成一个完整的保护层，把碳纤维表面的毛刺全部的覆盖。
上浆剂要和炭纤维有着很好的粘粘性，同时温度等变化需要和碳纤维相同。
1.1 聚合物上浆剂的主要成分应该是聚合物，聚合物的选用原则就是保证施工中制备成的上浆剂能够在碳纤维上良好的结合，同时能在碳纤维表面形成一层或者几层的致密平整的养护层。
采用溶液型的上浆剂的时候应该保证其溶解度到位，根据化学性的相似相容的原理，在采用溶解的方式的时候一定要注意施工的量。
要保证不会破坏碳纤维的元素。
碳纤维增强复合材料的制备工艺与性能优化
碳纤维增强复合材料的制备工艺与性能优化碳纤维增强复合材料（CFRP）是一种具有优异性能和广泛应用前景的材料，它由碳纤维和树脂基体组成。
在制备过程中，选择合适的工艺和优化性能对于提高CFRP的力学性能和应用领域至关重要。
本文将介绍碳纤维增强复合材料的制备工艺和性能优化方法。
首先，碳纤维的制备是制备CFRP的关键步骤之一。
碳纤维是由石油沥青、煤炭和天然气等碳质原料制备而成。
它们经过高温石墨化、冷却、拉伸加工等工艺步骤，最终形成具有高强度和高模量的纤维。
此外，纤维的表面性质也是影响CFRP 性能的因素之一。
通过表面处理方法，如氧化、活化等，可以增强纤维的与基体的黏结力，提高CFRP的强度和耐热性能。
在选择树脂基体时，需要考虑其物化性质和加工性能。
常见的树脂基体有环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。
环氧树脂具有良好的化学稳定性和强度，且适用于大规模生产。
聚酰亚胺树脂具有较高的耐热性和耐化学性，适用于高温环境下的应用。
在制备过程中，通过调节树脂的配方、固化温度和时间等参数，可以优化CFRP的力学性能和耐久性。
制备工艺是影响CFRP性能的关键之一。
传统的制备工艺包括手工浸渍、压缩成型等。
近年来，自动化制备工艺如自动化纤维铺放、自动浸渍等也得到了广泛应用。
这些工艺不仅提高了生产效率，还降低了制备过程中的人为误差，提高了CFRP的一致性。
此外，还可以采用增加纤维体积份额、提高纤维取向和层间黏结力等工艺方法来增强CFRP的力学性能。
为了进一步优化CFRP的性能，可以采用纳米材料增强技术。
纳米材料的加入可以改善材料的力学性能、导热性能和耐化学性。
常用的纳米材料有碳纳米管、纳米粉末和纳米纤维等。
通过调整纳米材料的添加量和分散方法，可以改善CFRP的强度、韧性和导热性能。
此外，优化CFRP的结构设计也是提高材料性能的重要因素之一。
通过设计不同的层合结构、纤维取向和纤维体积份额，可以在不同方向上提高CFRP的拉伸强度、压缩强度和剪切强度。
碳纤维表面处理与改性
碳纤维表面处理与改性碳纤维很少单独使用，主要用作复合材料的增强体，其力学性能优势通过复合材料发挥出来。
但复合材料的性能不仅取决于碳纤维本身，更取决于碳纤维与基体之间的界面。
良好的界面结合才能将载荷有效传递给碳纤维，从而充分发挥碳纤维的高强度、高模量特性。
反之，如果碳纤维与基体之间的界面性能较差，应力无法在界面有效传递，则碳纤维的力学性能优势难以发挥出来，将导致复合材料的性能下降。
碳纤维经过高温炭化处理后，大部分非碳元素被脱除，纤维表面呈现较高的惰性，导致在制造复合材料时基体对碳纤维的浸润性变差。
通过对碳纤维进行表面改性，可以改善其表面活性以及与基体的浸润性，增强纤维与基体之间的相互作用，从而有利于复合材料力学性能的提高。
因此，表面处理工艺是碳纤维制备过程中的重要环节之一。
碳纤维的表面改性处理方法有很多，如气相氧化法（包括空气氧化、臭氧氧化）、等离子体处理、液相氧化法（包括酸液氧化、阳极氧化)、表面涂层法、表面接枝法等。
每种处理方法都有自己的优缺点，如气相氧化法流程短，碳纤维经过气相氧化处理后可直接上浆，不需要配套水洗和干燥设备，但是其氧化程度不易控制。
而阳极氧化法具有氧化程度易于控制、氧化过程缓和、氧化效果显著等特点，但该方法需要配套水洗和干燥设备，流程较长。
阳极氧化法的最大优点是处理时间短，能够满足连续生产的要求，因而成为目前国内外碳纤维生产线在线配套的主要方法。
此外，近几年表面涂层法和表面接枝法也发展迅速，特别是基于纳米材料和高分子材料的碳纤维表面改性方法研究较多，在实验室取得了良好的效果，有望成为新一代在线配套的表面处理方法。
1、阳极氧化法阳极氧化法通常是在电解质溶液中以碳纤维为阳极、石墨板为阴极对碳纤维表面进行电化学处理。
电解质溶液种类较多,主要可以分为酸性、碱性及中性三种。
酸性电解质主要为无机含氧酸,如硫酸、硝酸、磷酸、硼酸等;碱性电解质有氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化镁磷酸钾、磷酸钠等;中性电解质主要有硝酸钾、硝酸钠以及碳酸氢铵、碳酸铵、磷酸铵等铵盐类电解质。
碳纤维表面上浆处理
• Chemical structure
• Surface enegy and wettability
• Thermal stability and IFSS
Results
A number of longitudinal streaks dispers on the C-1-sized carbon fibers surface, The longitudinal streaks in the C-2 and C-3-sized carbon fibers almost disappeared .A few granular substances appeared on C-3-sized carbon fibers .there was no bundle between C-2-sized carbon fibers, and the fiber bundle had uniform dispersibility. However, some C-3-sized carbon fibers adhered together which did not satisfactory processability and other workability for further application. As a result, we chose C-2 with the concentration of 0.5 wt % as the sizing agent for the following investigation. The results of this study revealed that sizing agent with thermoplastic PPEK resin improved carbon fibers surface and interfacial properties of carbon fiber composites. XPS results confirmed that the main component of sizing agent on T700M CF was PPEK resin. T700M CF performed better thermal stability than that of T700 CF. Because of more functional groups on surface, T700M CF showed higher polar component and surface energy than T700 and T700T carbon fibers. Surface energy of T700M CF was 49.96 mJ m-2, improving 59.26% compared to T700T CF. The wetting performance of T700M was best with the contact angle of 57.01°, and the values were 73.11° and 97.05° for T700 and T700T carbon fibers, respectively. IFSS of T700M CF/PPEK composite was 51.49 MPa and improved 30.32% compared to 700T CF/PPEK composite. Carbon fiber sizing with PPEK can distinctly improve their thermal stability, surface energy, wetting performance, and IFSS.
涤纶碳纤维混织的PVA 上浆方法设计
文章编号：2095－6835（2021）20－0047－04涤纶/碳纤维混织的PV A上浆方法设计＊韩一戈，于晓庆，游彦凯（内蒙古工业大学，内蒙古呼和浩特010080）摘要：碳纤维是主要由碳元素所组成并成束的长纤维，对高温有强耐受性，对于反复的摩擦也有较好的抗性、导电导热和耐腐蚀等特性。
构成碳元素的石墨微晶有着沿纤维轴择优选取的特点，所以它沿纤维轴的方向有着极高的强度与模量。
其密度也非常小，所以比强度和比模量更高。
但由于碳纤维成束编织，所以单纤维容易松散。
探讨了碳纤维上浆方法，以便克服其难以织造的缺点，为与其他纤维混纺，实现性能和应用的拓展创造条件。
上浆改性的材料各有不同，其性质与作用也不尽相同。
所采用的上浆剂为聚乙烯醇（PVA），上浆处理简单可控，涂层均匀。
经过处理后的碳纤维可纺性增加，并使其的性能更加优越，对比了上浆前后的差异，研究了上浆剂的选用以及上浆方法，探讨了探索新型材料的可应用性与其改良方法。
关键词：碳纤维；涤纶；混织；上浆中图分类号：TS1文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2021.20.021碳纤维是一种新兴的特种纤维材料，它的特殊在于其碳含量达90%以上，是碳形成的石墨晶片按照纤维轴向堆砌而成。
更高强度的碳纤维还需要经过石墨碳化处理形成的石墨微晶而堆砌。
形容碳纤维为内刚外柔，可以看出碳纤维所拥有的特性，不仅仅是碳的刚性及硬度，其性质柔软可以看出其具备一定的可纺性，是特殊的新一代的特殊材料，其应用方向也更为广泛。
碳纤维还具有很多优良性质，例如：优良的比热容与导电性，导电性要优于一般非金属但却弱于金属，受热膨胀的变化很小，并拥有着各向异性的特点。
在辐射方面甚至可以屏蔽电磁信号，但却可以通过X射线。
而且其质量轻、强度高，同体积的铝比同体积碳纤维的质量还要重，其强度超过了钢铁，这就表明其在纺织行业有着很大的应用前景。
碳纤维拥有了可纺性，其他优点在纺织行业也大为关键，由于它是由碳形成的按照纤维轴向堆砌而成，所以其具有非常好的耐高温性与耐疲劳性。
碳纤维用上浆剂、使用该上浆剂的碳纤维上浆方法、上浆剂处理过的
专利名称：碳纤维用上浆剂、使用该上浆剂的碳纤维上浆方法、上浆剂处理过的碳纤维和使用该碳纤维的编织
物
专利类型：发明专利
发明人：杉浦直树,真木则仁
申请号：CN02814857.6
申请日：20020730
公开号：CN1537188A
公开日：
20041013
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及，以质量比在1/6～1/3的范围内含有水溶性热塑性树脂和两性表面活性剂的碳纤维用上浆剂、使用含有上述上浆剂的上浆液处理碳纤维的碳纤维上浆方法、在其表面附着有上述上浆剂的上浆处理过的碳纤维、和至少一部分使用该碳纤维的编织物。
本发明的碳纤维用上浆剂，在大范围pH区域中的水溶解性良好，能够赋予碳纤维在稳定制成切短碳纤维形态时充分的集束性、优异的加工性、和在大范围pH区域水中的良好的等分散性。
本发明的编织物，由于对于大范围pH区域的水具有亲和性，所以适用于使该编织物浸渍在水系基质中进行含浸的用途。
申请人：三菱丽阳株式会社
地址：日本东京都
国籍：JP
代理机构：北京市中咨律师事务所
更多信息请下载全文后查看。
碳纤维上浆剂工艺流程
碳纤维上浆剂工艺流程1.引言1.1 概述概述部分的内容可以描述碳纤维上浆剂工艺流程的背景和重要性。
以下是一个例子：概述碳纤维作为一种轻、强度高的复合材料，在航空航天、汽车制造、体育用品等领域具有广泛应用前景。
然而，原始的碳纤维并不具备足够的机械强度和耐磨性，需要通过上浆剂的处理来增强其性能。
碳纤维上浆剂工艺流程就是实现这一目的的关键步骤。
在碳纤维上浆剂工艺流程中，上浆剂是重要的组成部分。
上浆剂的主要功能是填充碳纤维之间的空隙，提高纤维的内聚力和机械强度，同时保护纤维表面不受外界环境的影响。
上浆剂的选择和上浆工艺的控制将直接影响到最终复合材料的性能。
本文将介绍碳纤维上浆剂工艺流程的关键步骤和要点，旨在帮助读者了解该工艺的基本原理和操作流程。
首先，我们将概述文章的整体结构和各个章节的内容，然后详细介绍工艺流程中的每一个环节，并总结当前工艺的优缺点。
最后，我们将展望未来碳纤维上浆剂工艺的发展方向，以期为相关研究提供参考。
通过深入了解碳纤维上浆剂工艺流程，可以帮助我们更好地掌握碳纤维复合材料的制备技术，提高其性能和应用范围。
同时，对于工艺优化和新工艺的开发也具有重要指导意义。
接下来，我们将逐一介绍文章各个章节的内容，以期达到全面、系统地讲述碳纤维上浆剂工艺流程的目的。
1.2 文章结构文章结构部分内容如下：本文主要分为三个部分，分别是引言、正文和结论。
在引言部分，我们会对碳纤维上浆剂工艺流程进行概述，介绍其背景和重要性。
同时，我们会给出本文的结构和目的，从而让读者对接下来的内容有个整体的了解。
接下来是正文部分，其中包括第一个要点、第二个要点和第三个要点。
这三个要点将逐一介绍碳纤维上浆剂工艺流程的关键步骤和相关技术知识。
我们将详细讲解每个要点的内容，包括其原理、操作方法和实际应用等方面的知识，以便读者能够全面了解和掌握碳纤维上浆剂工艺流程。
最后是结论部分，我们将对整篇文章进行总结，回顾本文所介绍的碳纤维上浆剂工艺流程的重点和要点。
碳纤维自动成型工艺
碳纤维自动成型工艺碳纤维自动成型工艺是目前在高性能复合材料制造领域中被广泛应用的一种先进工艺。
碳纤维具有重量轻、强度高、刚度大、耐腐蚀等优点，因此在航空航天、汽车、运动装备等领域中得到广泛应用。
然而，传统的碳纤维成型工艺存在着生产效率低、劳动强度大、人为因素影响质量等问题，因此自动成型工艺的发展具有重要意义。
碳纤维的自动成型工艺主要包括自动布料、自动铺放、自动复合等环节。
自动布料是指通过计算机控制系统，根据预设的图纸和参数，将碳纤维布料自动剪裁成所需的形状。
这个过程主要依靠高精度的剪切机和激光切割技术。
自动布料的优势在于提高了生产效率，减少了人为因素对产品质量的影响。
自动铺放是指将剪裁好的碳纤维布料按照特定的方式自动铺放在模具上。
这个过程主要依靠自动铺放机器人和电脑控制系统。
自动铺放的优势在于提高了铺放的准确性和均匀性，避免了传统手工操作中可能出现的失误和不均匀情况。
自动复合是指将铺放好的碳纤维布料与树脂进行热压复合。
这个过程主要依靠热压机和自动控制系统。
自动复合的优势在于提高了复合过程的稳定性和一致性，减少了人工干预的可能性和质量波动。
为了实现碳纤维自动成型工艺的应用，需要解决以下几个关键技术问题。
首先是自动布料技术。
目前，自动布料技术主要应用于碳纤维复合材料的批量生产，但对于特殊形状和设计要求较高的产品仍存在一定的难度。
因此，需要进一步提高自动布料技术的精度和适用范围，以满足不同需求的生产。
其次是自动铺放技术。
自动铺放技术的关键是实现布料的定位和铺放的准确性。
目前，自动铺放技术主要基于计算机视觉和机器人控制技术实现，但对于复杂形状和曲面的铺放仍存在一定的难度。
因此，需要进一步提高自动铺放技术的智能性和适应性，以满足更复杂的生产需求。
最后是自动复合技术。
自动复合技术的关键是实现复合过程的稳定性和一致性。
目前，自动复合技术主要基于温度和压力的控制，但对于不同形状和尺寸的产品仍存在一定的难度。
因此，需要进一步提高自动复合技术的控制精度和适应性，以满足更高质量和效率的生产需求。
碳纤维上浆的作用
碳纤维上浆的作用
碳纤维，这可是个厉害的材料呢！那你知道碳纤维上浆有啥作用吗？
碳纤维上浆就像是给碳纤维穿上了一件特别的“外衣”。
这件“外衣”的作用可不小。
首先啊，它能保护碳纤维。
碳纤维虽然很结实，但在生产、运输和使用过程中，也有可能会受到一些损伤呀，上浆后就像是有了一层保护膜，减少了受到伤害的可能性，这多重要啊！
再想想看，我们平时穿衣服，除了保暖保护自己，是不是也为了让自己看起来更整洁好看呀？碳纤维上浆也有类似的作用呢。
它可以让碳纤维表面更光滑，这样在后续使用的时候，就会更顺畅，不容易出现一些卡顿之类的问题。
而且哦，上浆还能增强碳纤维与其他材料的结合力。
就好比两个人要合作完成一件事，如果他们之间关系紧密、配合默契，那事情肯定能完成得更好呀。
碳纤维和其他材料也是这样，上浆让它们能更好地“合作”，发挥出更大的作用。
比如说，在制造一些复合材料的时候，如果碳纤维没有上浆，那可能就没办法和其他材料很好地融合在一起，那最后的产品质量不就受影响了吗？这可不行呀！
上浆还能改善碳纤维的导电性呢！这就好像给碳纤维开通了一条“快速通道”，让电信号能更快速地通过。
你说，碳纤维上浆的作用是不是超级多呀？它真的是让碳纤维变得更优秀、更厉害的一个关键步骤呢！所以呀，可别小瞧了这看似简单的上浆哦！。
碳纤维施工技术升级方案
碳纤维施工技术升级方案1. 项目背景随着科技的发展和建筑行业的进步，对材料的要求越来越高。
碳纤维作为一种高性能的材料，在施工领域具有广泛的应用前景。
为了提高施工效率，提升工程质量，降低成本，我们提出了碳纤维施工技术的升级方案。
2. 升级目标1. 提高碳纤维施工效率，缩短施工周期。
2. 提升碳纤维施工质量，减少施工过程中的质量问题。
3. 降低碳纤维施工成本，提高经济效益。
4. 提高施工人员对碳纤维施工技术的掌握程度。
3. 升级内容3.1 施工工艺升级1. 优化碳纤维布的铺设工艺，采用多点定位法，确保碳纤维布的铺设平整、无皱褶。
2. 改进碳纤维粘贴工艺，使用高性能粘结剂，提高粘结强度。
3. 引入自动化设备，实现碳纤维布的自动铺设和粘贴。
3.2 施工材料升级1. 选用高强度、低收缩率的碳纤维布。
2. 使用环保、高性能的粘结剂，降低对环境的影响。
3. 引入新型碳纤维加固材料，提高加固效果。
3.3 施工设备升级1. 购置高性能的碳纤维布铺设和粘贴设备，提高施工效率。
2. 引进智能监测设备，实时监控碳纤维施工质量。
3.4 人员培训升级1. 加强施工人员的技术培训，提高他们对碳纤维施工技术的掌握程度。
2. 引进专业技术人才，提升团队的整体技术水平。
4. 实施计划1. 调研阶段：对现有碳纤维施工技术进行调研，了解存在的问题和不足。
2. 设计阶段：根据调研结果，制定升级方案。
3. 试验阶段：在实际工程中进行试验，验证升级方案的可行性。
4. 推广阶段：在所有工程项目中推广应用升级后的碳纤维施工技术。
5. 预期效果1. 提高碳纤维施工效率，缩短施工周期。
2. 提升碳纤维施工质量，减少施工过程中的质量问题。
3. 降低碳纤维施工成本，提高经济效益。
4. 提高施工人员对碳纤维施工技术的掌握程度。
6. 风险评估与应对措施1. 技术风险：在升级过程中，可能出现新技术不成熟、不稳定等问题。
应对措施：加强试验验证，确保技术的可行性。
大丝束碳纤维的上浆工艺及其性能研究
different impregnation processes
PAAs 质量分数 / %
0. 1
0. 3
0. 5
0. 7
图 2 不同浸渍工艺下上浆碳纤维的悬垂值
Fig. 2 Drape value of sized carbon fiber by different
第 4 期 赵新星等. 大丝束碳纤维的上浆工艺及其性能研究
9
2. 2 上浆碳纤维的可加工性能
碳纤维在卷绕、退绕及加工过程中因摩擦导
致部分纤维断开而产生毛丝,这些毛丝不仅影响
碳纤维的力学性能,而且会给碳纤维的后加工工
艺带来困难。 未上浆碳纤维的毛丝量非常大,达
impregnation processes
■—PAAs 质量分数 0. 1%;●—PAAs 质量分数 0. 3%;
▲—PAAs 质量分数 0. 5%;▼—PAAs 质量分数 0. 7%
从图 2 可以看出:随着浸渍时间的延长、上浆
剂浓度的提高,上浆碳纤维的悬垂值均呈上升趋
势,且上浆剂浓度对于悬垂值的影响更为明显;结
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
合 成 纤 维 工 业 2023 年第 46 卷
8
有限公司制;Quanta-250 型扫描电子显微镜:美国
康塔克默仪器公司制;Escalab 250Xi 型光电子能
研究与开发
合 成 纤 维 工 业, 2 0 2 3 , 4 6 ( 4 ) : 7
CHINA SYNTHETIC FIBER INDUSTRY
大丝束碳纤维的上浆工艺及其性能研究
碳纤维上浆技术的研究
d) 吸湿剂 吸湿剂用来使已浆过的碳纤维吸 收空气中的水分, 提高碳纤维的含湿量, 使其柔软 而富有弹性。选用甘油作吸湿剂, 起到柔软和防腐 作用。
e) 溶剂 选择水作为碳纤维调浆剂。
3 上浆工艺与试验结果分析
关键词: 碳纤维; 浆料; 助剂 中图分类号: TS1551213 文献标 识码: A 文章编号: 1009- 265X ( 2004) 01-0004- 03
由于碳纤维复合材料重量轻、高强、高模, 并 且有导热、导电、耐腐蚀、抗震动, 热膨胀系数小 等良好的综合性能, 因此在国防、航空、纺织、建 筑、体育等领域得到广泛应用。PAN 基碳纤维是制 造高性能复合材料的核心材料。近年来, 以具有两 向性能差异小和成型条件较好的碳纤维织物来制备 各种形式的复合材料发展 很快, 但由于 PAN 基碳 纤维的伸长变性能力小 ( < 2% ) , 在织机上进行交 织时, 由于受到反复的拉伸、摩擦和弯曲等作用, 造成碳纤维起毛, 松散或劈丝, 并使织造时开口不 清晰, 从而导致碳纤维交织难以顺利进行, 同时严 重影响了碳纤维织物的质量。选择合适的上浆剂能 使碳纤维在卷绕、织造等操作 工艺中起到保 护作 用, 防止起毛、劈丝现象的发生。
#5#
现代纺织技术#第 12 卷 ( 2004) 第 1 期
图 1 TM 式摩擦试验仪的结构
表 6 不同浆液的耐磨次数
浆液浓度
纯明胶 明胶+ 增韧剂 明胶+ 全部助剂
3%
5%
7%
9%
ÑÒ ÑÒ ÑÒ ÑÒ
232 241 307 316 418 425 313 318 266 275 362 375 462 471 368 377 284 295 383 391 510 522 390 404
上浆剂研究进展
上浆剂研究进展
硼改性酚醛树脂
利用硼酸等改性酚醛树脂，生 成的硼酸树脂具有较高的耐热 抗氧化性和耐水性。这是因为 酚醛树脂酚轻基中的氢被硼原 子取代，赋予其耐水性;在酚 醛树脂的大分子中引入柔性B-O键，改善了脆性并提高了 力学性能。同时，硼及其三维 交联结构提高了耐热和抗氧化 性。特别是双酚A硼酚醛树脂 是一种性能优异的抗氧化、耐 烧蚀上浆剂和涂层剂
上浆剂研究进展
3> 复合上浆剂
部分碳纤维上浆剂并不是单一的水溶性树脂 乳液，而是多元组分的混合乳液。例如，室 温下液态的双酚A的EP828、固EP1001、水 溶性聚氨酯，AP-40以及非离子型表面活性 剂聚氧乙烯型表面活性剂，乳化后的水乳液 的平均粒径为0.3~0.8μm、水乳液的粘度在 50cp以下
⑴与碳纤维及其基体树脂的粘结性好。 ⑵为水系乳化液，乳化后均匀、稳定、不下沉;乳
液的粒径小，分布范围窄。 ⑶水系乳化液的表面张力小，润湿性好，易在碳
纤维表面铺展成膜，易于渗透入纤维的内部。 ⑷上浆后碳纤维的摩擦性能好，在深加工过程中
不起毛、不断丝。 ⑸深加工后的编织物、预成型物及三维织物的形
用POE非离子 表面活性剂作
为乳化剂
•将双酚A型环氧树脂制成水性乳状液，当做上浆 剂使用。该上浆剂未使用有机溶剂，没有毒性及 易燃性的危险。但是，乳化剂的种类及使用量是 特定的，因此，不能够充分抑止碳纤维织造时产 生的毛丝和断头，起不到提高复合材料的层间剪 切强度的作用
上浆剂研究进展
上浆剂研究进展
.1碳纤维上浆剂国外研究现状
国外碳纤维上浆剂研究较为成熟，各国碳纤维生产厂家已经开发出多种适合 自己产品的上浆剂。维生产工艺中的预氧化，炭化及表面处理等工艺过程各 厂都有自己的核心技术。根据不同要求，各厂都有自己的系列上浆剂，如 Toray 公司的No.1 ~ No. 10 上浆剂，Countalars公司的Neoxail 971， Neoxail 969，Neoxail 8294 等系列上浆剂。但有关上浆剂的技术配方极为保 密，仅有一些相关的专利报道。他们从分子结构的角度进行研究，研制出分 子结构与树脂基体相匹配的乳化剂体系。例如Hiroyasu Ogawa，Mikio Shima 等人采用具有特殊分子结构的物质作为制作炭纤维上浆剂的乳化剂。 按照其上浆剂的用途和主体成分可以分为以几类：
碳纤维织布机改造方案
碳纤维织布机改造方案碳纤维织布机是一种目前广泛应用于碳纤维制造行业的关键设备，它的改造可有效提高碳纤维织布的生产效率和质量。
以下是我对碳纤维织布机改造方案的建议：1. 优化机械结构：通过改进机械传动系统和受力结构，提高机器的稳定性和刚性。
这可以通过使用更坚固的材料、优化设计和增强机器框架等方式实现。
稳定的机械结构有助于提高织布机的工作效率和准确性。
2. 更新控制系统：采用先进的自动控制系统，可以实现对碳纤维织布机的高精度控制。
新的控制系统应能够实现更高的速度、更精确的位置控制，并具备故障检测和自动调节功能，以提高机器的稳定性和可靠性。
3. 引入智能监测技术：结合无线传感器网络和云计算技术，实现对织布过程的实时智能监测和远程控制。
通过监测关键参数如张力、温度、湿度等，可以及时发现问题，并采取相应措施，避免生产中断和质量问题。
4. 提高织布速度：通过优化机械结构和控制系统，提高织布机的工作速度。
这可以通过增加织布头的数量、改进工作台的设计以及采用高速传动系统等方式实现。
提高织布速度可以有效提高生产效率，并降低生产成本。
5. 优化布料送纱系统：改进布料送纱系统，减少纱线断裂和织布不匀等问题。
建议采用先进的传送带、自动导纱装置和张力控制系统，确保纱线的平稳送出，从而提高织布过程的稳定性和质量。
6. 引入机器人技术：通过引入机器人技术，可以实现碳纤维织布机的自动化和智能化。
机器人可以完全代替人工操作，实现全自动生产，从而提高生产效率和降低劳动成本。
同时，机器人的精确性和速度也可以提高碳纤维织布的质量和生产能力。
综上所述，通过对碳纤维织布机的改造，可以提高机器的稳定性、自动化程度和生产效率，从而提高碳纤维织布的质量和产能。
这些改进措施将有助于碳纤维制造行业的发展，并推动碳纤维在各个领域的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2 工艺改进技术方案
碳纤维上浆工艺的自动化改进
Automatic improvement of sizing process of carbon fiber
王国刚
WANG Guo-gang
（威海拓展纤维有限公司，威海 264200）
摘 要：介绍一种可替代人工的全新碳纤维自动化上浆工艺，由真空取料、自动配料、料液循环供给及
在控制柜上有远程电源启动按钮，按动此按钮，启 动电源，约10秒左右的系统自检后，触摸屏正常显示， 这时操作触摸屏，点击真空泵电机图标M1(M2)，打开 电机操作界面，点击“开”按钮，真空泵电机开始运 转，此时可以在同一界面设定电机工作频率，对应真空 缓冲罐中的负压设定值P，真空泵抽取真空缓冲罐内空 气形成负压，当真空度P检测到已达到设定要求的上限 值时，电机M1(M2)会自动停止运行，进气阀V0会自动 关闭，当真空度P降到设定的下限值时，电机M1(M2)会 自动启动，进气阀门V0也会自动打开，从而保证真空 缓冲罐内负压的供给。
1 碳纤维上浆工艺现状
本系统应用前的配料上浆方法是两名工人配合将 各种物料分别用桶多次称量，然后人工将物料提到混合 釜上方从进料口加入混合釜中，然后操作断路器启动 电机，开始搅拌，搅拌均匀反应完成后，手动打开放
量；同时跟踪检测到一年四季气候的变化，即环境温度 的变化也会影响上浆质量。
生产线上的上浆槽装置，如图1所示。缓冲罐里的 上浆液通过管道放入液位槽，液位槽中有部分浸入上浆 液的导丝辊，碳纤维通过导丝辊进入上浆液浸润上浆。
图1中上浆液在泵→阀门C→上浆液缓冲 罐→阀门F→阀门D，形成循环，保证浆液不 能形成沉淀；泵→调节阀B→上浆槽→阀门 E→阀门D形成循环，通过超声波液位检测 变送器与调节阀B，共同组成负反馈PI（比 例积分）控制，精确调节上浆槽的液位。
【50】 第39卷 第6期 2017-06
3 具体操作步骤
中图分类号：TP273+.2
文献标识码：B
文章编号：1009-0134(2017)06-0049-02
0 引言
精确控制，会纤维生产的最后工艺，所谓上浆 就是把浆液（sizing）均匀附着在碳纤维的表面上。上 浆的稳定性和均匀性是影响碳纤维质量的关键一环，浆 液能在每根单碳纤维丝表面形成一层薄薄的皮膜，使碳 纤维在深加工中不起毛，且集束性好，耐磨性好，开纤 和扩幅好，与基体树脂的润湿性好，相亲相容，界面粘 结牢固，可有效传递载荷，是连接碳纤维与基体树脂之 间的桥梁。
针对以上工艺进行论证和讨论，继而进行设计改造。
料阀，把物料放入缓冲罐中待
用，这种混合均匀反应完成的
物料称为上浆液（sizing）；
浆液放入生产线上的上浆槽 内，碳纤维从上浆槽浆液中穿 过，完成上浆工艺，由于碳纤 维在经过上浆液时，上浆液会 附着在碳纤维上产生消耗，上 浆液液位会慢慢降低，上浆槽 液位变低时，由人工感官判 断，从缓冲罐放入一定量的上
2.3 技术方案 我们采取真空吸取的方法，把物料输送到高位称
重配料罐内进行称重计量。如图2所示，真空单元主要 由真空泵9和一个真空缓冲罐8构成，两台真空泵一备一 用，当出现故障时可以即时切换保证配料正常运行。真 空泵抽吸真空缓冲罐内空气形成负压，真空缓冲罐顶部 有管路通往配料罐A和B，为其提供上料所需的负压。 真空缓冲罐顶部有真空度检测与控制P，入口有真空电 磁阀V0，当真空缓冲罐的真空度达到设定值，则PLC会 控制真空马达9停止运转，将电磁阀V0关闭，封闭储罐 防止真空度跌落，达到节能目的；当开始使用或者真空 度下跌到设定值时，PLC则控制启动真空马达运转，同 时打开电磁阀V0。
⧪㠘㩰ㅍ䄛
㩰ㅍ䄛⨆ ⡤
䄛㸜ⳕ㎂㾦子
㲝㻬㸍
⭝㯠⺖
⮘ㅻⳈ
䁎㯏㆙㋻
㩰ㅍ⤼
䁎㯏⨗㋻
浆液，这样操作无法实时跟踪
图1 上浆槽装置
收稿日期：2016-12-16 作者简介：王国刚（1965 -），男，山东人，高级工程师，本科，研究方向为碳纤维制造业自动化设备研发制造及调试。
第39卷 第6期 2017-06 【49】
A、B和C料罐配有精确的称重系统、专用配料控制 器和称重模块，精度可达到0.01kg。配料罐A、B为料液 罐，配料罐C为纯水罐，每个配料罐底部安装四个称重 模块进行精确称重计量，称重模块数据传送到控制柜上 的称重控制器上，料罐上方真空管及进料管 都装有电磁阀门，下方出料管也各装有电磁 阀门进行放料开关控制，电磁阀下方管路接 入位于配料罐下方的混合罐3，混合罐上方 安有搅拌电机进行搅拌，混合罐3下方出料 口管路分为两路，一路为清洗维修使用的排 放废料管路，通过手动阀门控制排放到废料 回收池，另一路通过电磁阀门控制通往下方 的上浆液缓冲罐。
2.1 系统组成 本配料上浆系统由以下单元构成：控制系统单元、配
料称重单元、混合搅拌单元、储液搅拌单元、真空供给单 元、恒温循环水系统、上料循环单元和液位控制单元。
2.2 控制系统 控制单元含控制电柜，内部含有断路器、接触器、
继电器、开关电源、变频器、滤波器、PLC、触摸屏等 电气元件，通过航空插头连接器连接电缆，与现场电气 设备连接（电机、电磁阀、调节阀，超声波液位检测 等），进行控制、数据采集与反馈，使控制系统防护等 级达到IP55以上的等级。触摸屏为主操作单元，屏上显 示整个配料上浆系统全局图，每个单元都可以通过点选 相应图标来进入功能选项区，来进行监视和控制。
料液液位检测等环节组成，料液的循环补给采用了智能型PI控制算法进行控制，整套上浆工艺
流程通过PLC进行自动控制，包括电机及各类阀门及检测装置。此系统可完全替代传统的人工
上浆工艺，且在碳纤生产过程中增强了生产安全性，节省人力提高效率得同时也提高了产品
的质量。
关键词：碳纤维；上浆液；智能PI控制；恒温；稳定；自动配料