碳纤维表面上浆处理

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碳纤维上浆的作用

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!。

碳纤维上浆设备注意事项有哪些?

碳纤维上浆设备注意事项有哪些?

碳纤维上浆设备注意事项有哪些?
碳纤维上浆设备注意事项有哪些?日新高温技术有限公司为您解答。

合肥日新高温技术有限公司成立于1998年是专业设计、研发、生产、销售高温热处理设备的民营高新技术企业。

碳纤维是脆性材料,在生产及加工过程中,经机械摩擦容易起毛,或出现单丝断裂等现象,使纤维强度降低、而且,由于毛丝的存在,树脂基体不能充分浸湿模纤维,在复合材料制备中容易产生空隙,从而影响复合材料的力学性能.
上浆处理是解决上述问题的主要方法。

目的是保护表面处理后的洁净活性表面、避免吸附空气中的水分和灰尘,主要作用就是减少起毛断丝现象,使碳纤维集束,改善加工性能并起保护作用。

上浆剂主要与基体树脂相匹配。

对于一定的基体树胎,必须选用合适的上浆剂,不同浓度的上浆液对纤维进行上浆,效果不同,对于不同的机体树脂需要配对不同的上浆剂。

合肥日新高温技术有限公司成立之初,就确定了依托技术开拓市场空间的经营策略,在秉承传统工艺的基础上,不断引进新技术,消化再吸收新工艺,持续发展,开拓创新。

以专业品质科技创新的产品价值观,以日新盛德笃志笃行的企业精神,精心打造中国窑炉一流品牌日新窑炉。

逢此民族产业迅速发展之盛世,合肥日新高温技术有限公司全体同仁热忱希望能广交业内有识之士,以致力于热能技术、工程提供一流的解决方案为企业核心使命,为携手振兴中国的窑炉事业而贡献力量。

碳纤维的表面处理

碳纤维的表面处理

碳纤维的表面处理(Carbon fibre surface treatment)作者(writer):夏杨(Xia Yang)摘要(Abstract):碳纤维是制备高性能纤维增强复合材料的一种主要的增强纤维。

通过对碳纤维进行适当的表面预处理,有利于形成其与基体间的有效界面,实现两者间载荷的传递,充分发挥碳纤维的增强效应,从而有效提高复台材料的力学性能及耐高温性能。

本文阐述了碳纤维表面处理的作用和目的,较详细地介绍了几种常用的碳纤维表面处理工艺及其机理,为在橡胶基复合材料制备过程中确定碳纤维的高效表面处理方法奠定了基础,对新型高性价比碳纡维增强橡胶基复合材料的开发具有重要意义。

关键词(keywords):碳纤维表面处理正文(Text):在过程工业中,设备、管道等的密封问题一直受到人们的关注.泄漏一旦发生。

轻则浪费原材料和能源,重则造成严重的经挤损失和环境污染。

甚至酿成重大人身伤害事故.密封装置的密封能力主要取决于密封材料和元件的性能。

长期以来,石棉橡胶板作为一种常用密封材料广泛应用于各行各业。

然而,由于石棉是一种公认的致癌物质,近年来,西方许多发达国家相继开始禁用石棉制品。

因此寻求适用的非石棉纤维替代石棉纤维,研制高性价比的非石棉纤维增强密封复合材料,成为当前密封研究领域的一个热点o“3。

碳纤维是近代发展起来的一种增强材料,具有高比强度和高比模量以及较高的抗蠕变性能“153且耐疲劳、耐腐蚀,已成为最重要的增强材料之一+广泛应用于制备纤维增强树脂基材料“1。

在密封技术领域,近年来。

碳纤维也逐渐成为开发耐高温橡胶基密封材料的首选增强纤维”“…。

但是,碳纤维的表面情性大,姥乏有化学活性的宵能团,与基体的浸润性茬,往往导致其与基体的界面结合强度低,影响复合材料性能的提高,限制了材料在严苛工况下的使用.因此对碳纤维进行适当的表面预处理,对于形成与橡胶基体间的有效界面结合、实现基体和纤维间载荷的传递、充分发挥碳纤维的增强效应和提高复台材料的力学性能及耐高温性能具有重要的意义.1碳纤维表面处理的目的纤维增强复合材料的性能,主要取决于增强纤维和基体材料以及两者之间的结合界面性能““。

碳纤维表面处理和上浆剂的研究进展

碳纤维表面处理和上浆剂的研究进展

p r o p e ti r e s c a u s e d b y d i f f e r e n t s u r f a c e t r e a t me n t me t h o d s nd a s i z i n g a g e n t s . KEY W ORDS c o mp o s i t e ;c rb a o n i f b e r ;S u f r a c e t r e a t me n t ;s i z i n g a g e n t ;i n t e r f a c i a l a d h e s i o n


复合 材料的界面特性 与其 宏观力学性能密切相关 : 界面 层的厚 度和模量决 定 了界 面处 应力 的传 递 , 界 面
层 的化 学组 成也会间接影响界面粘结强度 , 因此研究 复合 材料 界面层 组成及 性能 的影响 因素是 十分必要 的。因
此, 碳纤维 自身的表面物理 、 化 学性 质和碳纤维表面涂覆 的上浆剂 成为 了重 要考虑 因素 。本文结合 日本东丽关 于 碳 纤维表面处理、 上浆剂种类及上浆工艺 的专利及其它 文献 , 综 述 了表 面处理方 法和上浆 剂种类对 界面粘结性 能
Q I L e i , L I U Y a n g t a o , G A O Me n g , Z H A N G G a n g y i ,H U A N G X i n g , O U Y A N G X i n f e n g
( C h i n a C o m p o s i t e G r o u p C O. , L T D . , B e i j i n g 1 0 0 0 3 7 , C h i n a )
mo d u l u s a n d t h i c k n e s s o f t h e i n t e r p h a s e d e t e r mi n e t h e s t r e s s—t r a n s f e r i n t h e c o mp o s i t e,a n d t h e c h e mi c l a c o mp o s i t i o n o f t h e i n t e f r a c e l a y e r w i l l ls a o i n d i r e c t l y a f f e c t t h e i n t e f r a e i l a a d h e s i v e s t r e n g t h,t h e r e f o r e r e s e a r c h o n t h e i n f l u e n c e f a c t o r s o f t h e i n t e r p h a s e i s v e r y n e c e s s a r y .T h e p h y s i c l a nd a c h e mi c a l p r o p e r t i e s o f t h e c rb a o n i f b e r a n d t h e s i z i n g o n t h e i f b e r s h o u l d b e s t u d i e d n e c e s s a r i l y .I n t h i s p a p e r ,c a r b o n i f b e r s u r f a c e t r e a t me n t ,s i z i n g a g e n t t y p e s a n d s i z i n g p r o c e s s o f p a t e n t s o we d

碳纤维表面处理与改性

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。

碳纤维原丝上浆工艺流程

碳纤维原丝上浆工艺流程

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1. 原丝预处理,去除原丝表面的杂质和油脂,提高上浆剂的附着力。

碳纤维 生产过程

碳纤维 生产过程

碳纤维 生产过程
碳纤维的生产过程主要包括以下几个步骤:
1. 原料准备:通常使用聚丙烯腈 PAN)作为碳纤维的前驱体。

将聚丙烯腈与溶剂混合,形成纺丝原液。

2. 纺丝:将纺丝原液通过喷丝头挤出,形成细丝。

这些细丝经过凝固浴固化,形成聚丙烯腈纤维。

3. 预氧化:将聚丙烯腈纤维在空气中进行预氧化处理,使其部分环化和氧化,提高其热稳定性。

4. 碳化:将预氧化后的纤维在惰性气氛中进行碳化处理,通常在高温下进行。

这个过程中,纤维中的非碳元素 如氢、氮等)被移除,形成碳纤维。

5. 表面处理:对碳纤维进行表面处理,以改善其与树脂的结合性能。

这可以通过涂覆表面活性剂或进行化学处理来实现。

6. 上浆:给碳纤维表面涂上一层保护浆料,以提高其耐磨性和抗拉强度。

7. 卷绕:将处理后的碳纤维卷绕成卷轴,以便储存和运输。

以上是碳纤维生产的一般过程,不同的生产工艺和设备可能会有所不同。

碳纤维的性能和质量取决于原材料、生产工艺和后续处理等因素。

大丝束碳纤维的上浆工艺及其性能研究

大丝束碳纤维的上浆工艺及其性能研究
Tab. 1 Hairy amount of sized carbon fiber tow by
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
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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

碳纤维上浆剂的研究进展

碳纤维上浆剂的研究进展

为分散剂形成的一种水溶性上浆剂ꎬ 具有污染小、 成
小颗粒的纤维表面ꎬ 增加了纤维的表面粗糙度ꎬ 改性
本少、 低残留的优点ꎮ 上浆剂使用是根据基体树脂的
后 CF 的润湿性明显改善ꎮ E-1 型和 F-1 型 CFs 的接
性质来选择的ꎬ 本文综述了近年来碳纤维增强不同基
体树脂复合材料的上浆剂以及上浆剂的改性处理方法
和相对应复合材料的综合力学性能提升情况ꎮ
1 碳纤维上浆剂的种类
上浆剂使用是根据基体树脂的性质来选择的ꎬ 基
体树脂可划分为热固性树脂 ( 环氧树脂、 乙烯基树
脂等) 和热塑性树脂 ( 聚酰胺、 聚碳酸酯、 聚醚醚
触角与脱纤后相比分别降低了 33% 和 36% ꎮ 此外ꎬ E
-1 型 CF / EP 复合材料的界面剪切强度 ( IFSS) 从
得到 PEG ̄COOHꎬ 并 将 其 接 枝 到 环 氧 树 脂 分 子 上ꎬ
酮等) ꎮ 上浆剂分子与树脂基体的化学键合在一定程
通过自乳化的方法制备了水性环氧树脂乳液作为碳纤
性树脂的结构差异大ꎬ 适用于热固性树脂与热塑性树
浆纤维后含氧活性官能团由 28 99% 提升至 42 44% ꎬ
度上有益于复合材料界面的改善ꎬ 由于热固性与热塑
合力学机械性能下降ꎮ 在特定的碳纤维与基体树脂复
以上的无机非金属纤维材料ꎬ 具有高比强度、 高比模
合情况下ꎬ 界面连接对碳纤维增强复合材料的整体性
量、 耐高温、 耐腐蚀、 导电导热和电磁屏蔽性好等一
能起着至关重要的作用ꎮ 一个良好的界面可以确保较
系列优异性能
[1-2]
ꎮ 由于碳纤维增强树脂复合材料
( CFRP) 具有良好的刚度 - 重量比和强度 - 重量比ꎬ

聚丙烯腈碳纤维用上浆剂(DOC)

聚丙烯腈碳纤维用上浆剂(DOC)

聚丙烯腈碳纤维用上浆剂上浆是碳纤维经表面处理后收绕成卷成为碳纤维成品前的最后一道工艺工序。

上浆的主要作用是对碳纤维进行集束,类似黏合剂使碳纤维聚集在一起,改善工艺性能,便于加工,同时起到保护作用,减少碳纤维之间的摩擦,使其在后续收卷、包装、运输过程减少对纤维的损失。

通过对碳纤维进行上浆处理,在碳纤维表面形成的聚合物层还可以起到类似偶联剂作用,改善碳纤维和树脂之间化学结合,提高复合材料的界面性能。

碳纤维表面的聚合物还能改善炭纤维的浸润性能,便于树脂浸渍,减少复合材料的制备时间,提高复合材料的质量。

碳纤维生产过程中不同上浆剂、上浆工艺对碳纤维力学性能、加工工艺性能和复合材料力学有着重要影响。

5.4.1 上浆剂种类碳纤维上浆剂的品种很多,选择上浆剂需要综合考虑成膜性、对纤维的保护性能、环保性和成本等因素。

在上浆剂研制生产时就需要考虑与最终增强基体树脂的相容性,为碳纤维在复合材料中发挥其高强高模特性提供基础准备。

对于上浆剂主组分的选取,应根据相似相溶原理,选择与基体树脂材料类似的组分,比如环氧树脂基体选择环氧树脂系上浆剂,不饱和聚酯基体选择不饱和聚酯类上浆剂。

表5.19为东丽公司碳纤维上浆剂与不同树脂相容性。

表5.19 东丽公司上浆剂类型与不同树脂的相容性上浆剂类型相容树脂基体1 环氧3 环氧4 环氧、酚醛、双马5 通用:环氧、酚醛、聚酯、乙烯基酯6 环氧F 乙烯基酯、环氧9 无上浆剂目前工业及研究中所采用的上浆剂种类很多,通常为多官能型分子量较低的聚合物,包括含羧基或者醚键的化合物、含酰胺基或酯基的化合物、双酚类化合物、多氧化乙烯(多)苯基醚类化合物、多元醇-脂肪酸酯类、环氧树脂类以及其改性化合物、聚氨酯为主成分的改性物、聚酰亚胺及其改性化合物等。

在最近的研究中,为了进一步改进碳纤维在复合材料制备过程的加工工艺性,研究人员尝试了微颗粒改性,如在常规上浆剂中加入硅酸铝、石墨、、云母、氧化铝、陶瓷等微颗粒,或者采用如碳纳米管、石墨烯、纳米二氧化硅等进行改性,获得了一定的改性效果。

聚丙烯腈碳纤维用上浆剂(DOC)

聚丙烯腈碳纤维用上浆剂(DOC)

聚丙烯腈碳纤维用上浆剂上浆是碳纤维经表面处理后收绕成卷成为碳纤维成品前的最后一道工艺工序。

上浆的主要作用是对碳纤维进行集束,类似黏合剂使碳纤维聚集在一起,改善工艺性能,便于加工,同时起到保护作用,减少碳纤维之间的摩擦,使其在后续收卷、包装、运输过程减少对纤维的损失。

通过对碳纤维进行上浆处理,在碳纤维表面形成的聚合物层还可以起到类似偶联剂作用,改善碳纤维和树脂之间化学结合,提高复合材料的界面性能。

碳纤维表面的聚合物还能改善炭纤维的浸润性能,便于树脂浸渍,减少复合材料的制备时间,提高复合材料的质量。

碳纤维生产过程中不同上浆剂、上浆工艺对碳纤维力学性能、加工工艺性能和复合材料力学有着重要影响。

5.4.1 上浆剂种类碳纤维上浆剂的品种很多,选择上浆剂需要综合考虑成膜性、对纤维的保护性能、环保性和成本等因素。

在上浆剂研制生产时就需要考虑与最终增强基体树脂的相容性,为碳纤维在复合材料中发挥其高强高模特性提供基础准备。

对于上浆剂主组分的选取,应根据相似相溶原理,选择与基体树脂材料类似的组分,比如环氧树脂基体选择环氧树脂系上浆剂,不饱和聚酯基体选择不饱和聚酯类上浆剂。

表5.19为东丽公司碳纤维上浆剂与不同树脂相容性。

表5.19 东丽公司上浆剂类型与不同树脂的相容性上浆剂类型相容树脂基体1 环氧3 环氧4 环氧、酚醛、双马5 通用:环氧、酚醛、聚酯、乙烯基酯6 环氧F 乙烯基酯、环氧9 无上浆剂目前工业及研究中所采用的上浆剂种类很多,通常为多官能型分子量较低的聚合物,包括含羧基或者醚键的化合物、含酰胺基或酯基的化合物、双酚类化合物、多氧化乙烯(多)苯基醚类化合物、多元醇-脂肪酸酯类、环氧树脂类以及其改性化合物、聚氨酯为主成分的改性物、聚酰亚胺及其改性化合物等。

在最近的研究中,为了进一步改进碳纤维在复合材料制备过程的加工工艺性,研究人员尝试了微颗粒改性,如在常规上浆剂中加入硅酸铝、石墨、、云母、氧化铝、陶瓷等微颗粒,或者采用如碳纳米管、石墨烯、纳米二氧化硅等进行改性,获得了一定的改性效果。

碳纤维上浆剂工艺流程

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。

碳纤维上浆前后界面区别

碳纤维上浆前后界面区别

碳纤维上浆前后界⾯区别
在碳纤维⽣产过程中,通常会对碳纤维进⾏上浆处理,即在纤维表⾯涂覆⼀层薄的聚合物层,上浆剂⼀⽅⾯可保护纤维,防⽌纤维吸附空⽓中的杂质和⽔分,可保护纤维表⾯活性基团;另⼀⽅⾯具有集束功能,便于加⼯;同时可改善碳纤维的浸润功能,便于树脂浸渍,减少复合材料的制备时间,提⾼产品质量,为获得⾼性能的复合材料,针对碳纤维/上浆剂与上浆剂/树脂双界⾯的研究具有极其重要的作⽤。

能和表⾯官能团是影响纤维/树脂界⾯性能的重要因素;纤维与环氧涂层间物理化学作⽤对碳纤维强度的影响,结果表⾯纤维表⾯氧和氮元素随处理温度升⾼⽽发⽣变化,元素含量变化对碳纤维强度的影响归因于碳纤维的表⾯缺陷。

上浆剂可影响纤维/树脂界⾯性能,但对上浆剂影响的物理化学机理没有得到充分揭⽰,尤其⼯艺条件下上浆剂对碳纤维与树脂的浸润和粘接性能的影响鲜有报道。

⼯艺条件下上浆剂对碳纤维与树脂的浸润和粘接性能的影响,以期深⼊分析上浆剂的影响原因。

采⽤扫描电⼦显微镜X射线电⼦能谱分析带浆和不带浆的表⾯物理化学性质,采⽤动态接触⾓法考察了上浆前后的浸润性能,另外,借助鸢尾红外在线分析了上浆剂与树脂在⼯艺条件下的官能团变化,并⽤界⾯剪切强度评价了上浆剂对纤维树脂界⾯性能的影响。

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• 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.
碳纤维表面上浆处理
PropePoly(phthalazinone ether ketone) Resin
• 碳纤维是脆性材料,在生产及加工过程中,经机械摩擦容易起毛,或 出现单丝断裂等现象,使纤维强度降低。而且,由于毛丝的存在,树 脂基体不能充分浸湿碳纤维,在复合材料制备中容易产生空隙,从而 影响复合材料的力学性能。另外,毛丝的存在还会对工作环境产生影 响,可能造成电气设备、仪表等短路事故,严重影响到生产和安全。 上浆处理是解决上述问题的主要方法。 • 上浆就是经表面处理的碳纤维表面涂一层保护层大约几十nm厚,通常 为有机物。主要作用就是减少起毛断丝现象,使碳纤维集束,改善加 工性能并起保护作用。 • 上浆剂主要与基体树脂相匹配。对于一定的基体树脂,必须选用合适 的上浆剂。目前主要用环氧树脂 ,酚醛树脂等热固性树脂,而对热 塑性上浆剂的研究较少。 • 本次主要介绍热塑性的PPEK(聚苯醚酮树脂)作为碳纤维的上浆剂, 用TGA分析碳纤维热性能,扫描电子显微镜和原子力显微镜观察表面 形态,XPS研究上浆与未上浆碳纤维的表面化学成分,接触角测试分 析碳纤维与PPEK的浸润性和碳纤维的表面能,微脱粘法分析纤维与 PPEK复合材料的层间剪切强度。
Preparation
To campare the PPEK-sizing agent and the sizing agent on T700(with the composition unknown)and get better sizing effect ,the sizing agent coated on T700 CFsurface was removed first.T700 CF was refluxed by boiling acetone for 48h in a Soxhlet apparatus,then washed repeatedly with deionized water,and dried under vacuum at 110℃ for 3h(labeling as T700T,with the diameter of 7.05 um). • Three concentrations of sizing agent, 0.1, 0.5, and 1 wt %, were used and labeled as C-1, C-2, and C-3, respectively. The PPEKresin was dissolved in NMP by constant stirring until the resin was homogeneously dispersed under 80℃. Then the surfactant EL was added to the solution with the concentration of 0.5 wt% of the solution to improve the wettability between unsized carbon fiber and the sizing agent solution. The T700T CF was immersed in the solutions for 10 s by use of a dip tank in conjunction with automatic processing equipment for continuous running of the CF through tank. The solvent was removed, and the fiber (labeling as T700M, with the diameter of 7.15 um, measured by SEM images) was dried under 110℃。
Materials
• PPEK:
聚苯醚酮,由苯醚键和酮键组成的主链芳香族聚合物。 • EL:Polyoxyethylene cater oil(表面活性剂) • NMP:diiodomethane (溶剂) • T700SC canbon fibre 12K 7.15um • acetone(丙酮)
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