2.3不飽和酯(zhi)改性環氧(yang)樹(shu)脂上漿劑對碳纖維的影(ying)響

2.3.1上漿劑制備原理(li)與組(zu)成結構

針對(dui)不(bu)(bu)同復合(he)(he)材(cai)料基(ji)體樹脂(zhi)界面結合(he)(he)能力(li)的需求，上海石化開發了不(bu)(bu)飽和(he)酯改性(xing)環(huan)氧(yang)(yang)樹脂(zhi)上漿劑(ji)，采用反丁烯二(er)酸和(he)甲(jia)苯二(er)異(yi)氰酸酯共聚改性(xing)雙酚S環(huan)氧(yang)(yang)樹脂(zhi)，引(yin)入(ru)不(bu)(bu)飽和(he)官能團增強樹脂(zhi)的界面通用性(xing)，引(yin)入(ru)聚醚基(ji)團增強水(shui)溶性(xing)，并通過有機氟表面活(huo)性(xing)劑(ji)外乳化等方(fang)法(fa)，制備了具備通用性(xing)的不(bu)(bu)飽和(he)酯改性(xing)環(huan)氧(yang)(yang)樹脂(zhi)乳液型上漿劑(ji)。

測試(shi)結果表明，核磁共振譜圖在2.8×10-6、3.8×10-6、4.5×10-6、6.9×10-6等(deng)處表明含有(you)(you)環氧(yang)、羥基、醚、不(bu)飽和(he)(he)雙鍵等(deng)基團，紅(hong)外光譜在935 cm-1、1 104 cm-1、1 719cm-1、3 355cm-1處出現環氧(yang)、羥基、醚、聚(ju)氨酯等(deng)特征吸收峰(feng)，可見(jian)上漿劑(ji)組(zu)分結構(gou)中(zhong)含有(you)(you)環氧(yang)基、羥基、醚、不(bu)飽和(he)(he)雙鍵、異(yi)氰酸酯等(deng)多(duo)種功能性(xing)基團，和(he)(he)環氧(yang)樹(shu)脂、酚醛樹(shu)脂、雙馬來(lai)酰(xian)亞胺樹(shu)脂、聚(ju)酰(xian)胺樹(shu)脂等(deng)常用復合材料(liao)基體樹(shu)脂均具備良(liang)好的界面結合力，通(tong)用性(xing)良(liang)好。

2.3.2上(shang)漿劑乳液的性能評價(jia)

制(zhi)備(bei)的(de)不飽和酯改性(xing)環(huan)氧樹脂上(shang)漿劑乳(ru)液的(de)性(xing)能測試(shi)結(jie)果見表5，粒徑及分(fen)布測試(shi)結(jie)果見圖5。

由(you)表5結果(guo)可見(jian)：不飽和(he)酯改性環(huan)氧樹(shu)脂上漿劑為(wei)微乳(ru)液，平均粒徑更小(xiao)，離心沉淀(dian)量低，更易長時(shi)間儲(chu)存(cun)應(ying)用(yong)；可在(zai)較(jiao)寬(kuan)的pH范圍內保持穩(wen)定，熱失(shi)重程度小(xiao)，耐溫性高，可滿(man)足各種不同復合材(cai)料樹(shu)脂基體高溫、中溫、低溫加工工藝的需(xu)求。

2.3.3上漿劑(ji)對碳(tan)纖維(wei)性能的(de)影響

采用制(zhi)備的不(bu)飽和(he)酯改性環(huan)(huan)氧(yang)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)上(shang)漿(jiang)(jiang)劑制(zhi)備的上(shang)漿(jiang)(jiang)碳(tan)纖(xian)維(wei)，其表(biao)面X射線光電(dian)子能譜(XPS)分(fen)析(xi)測(ce)試結果見表(biao)6所(suo)示。采用進口環(huan)(huan)氧(yang)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)、酚醛(quan)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)和(he)雙馬來(lai)酰(xian)亞胺樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)上(shang)漿(jiang)(jiang)劑后，上(shang)漿(jiang)(jiang)碳(tan)纖(xian)維(wei)的界(jie)面剪(jian)切強度分(fen)別(bie)為150.7 MPa、122.9 MPa、149.0 MPa；采用環(huan)(huan)氧(yang)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)、酚醛(quan)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)和(he)雙馬來(lai)酰(xian)亞胺等不(bu)飽和(he)酯改性環(huan)(huan)氧(yang)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)上(shang)漿(jiang)(jiang)劑上(shang)漿(jiang)(jiang)后，上(shang)漿(jiang)(jiang)碳(tan)纖(xian)維(wei)的界(jie)面剪(jian)切強度分(fen)別(bie)為173.0 MPa、157.7 MPa、184.8 MPa。

X射線光(guang)電子能譜分析(xi)測(ce)試結果(guo)表明，上(shang)漿后(hou)碳(tan)纖維表面由非極(ji)(ji)性轉(zhuan)變為極(ji)(ji)性，C含量(liang)(liang)大(da)幅降低，O含量(liang)(liang)顯著提高。與(yu)進口碳(tan)纖維相比，不(bu)飽(bao)和酯改(gai)(gai)性環(huan)氧(yang)樹(shu)脂上(shang)漿碳(tan)纖維具有更高的O含量(liang)(liang)，表明不(bu)飽(bao)和酯改(gai)(gai)性環(huan)氧(yang)樹(shu)脂上(shang)漿劑的極(ji)(ji)性官能團含量(liang)(liang)更多。

界面剪切強(qiang)度測試結果表(biao)明，與進口上(shang)(shang)漿劑(ji)相比(bi)，不飽和酯改(gai)性環氧樹(shu)脂(zhi)(zhi)上(shang)(shang)漿碳(tan)纖(xian)維(wei)與環氧樹(shu)脂(zhi)(zhi)、酚醛(quan)樹(shu)脂(zhi)(zhi)、雙馬來(lai)酰亞胺樹(shu)脂(zhi)(zhi)的界面性能均有顯著提高(gao)。

采用進口上漿劑(ji)和不飽和酯(zhi)改性環氧(yang)樹脂上漿劑(ji)制備的上漿碳纖維復合材(cai)料斷裂截面見圖6～7。

復合材(cai)料斷裂截(jie)面圖顯示，采用進口上(shang)(shang)漿(jiang)劑(ji)(ji)制(zhi)(zhi)備的(de)碳纖(xian)(xian)維(wei)(wei)在部分區域未能有(you)(you)效吸附上(shang)(shang)漿(jiang)劑(ji)(ji)組分，出現纖(xian)(xian)維(wei)(wei)的(de)滑脫(tuo)和粘連等(deng)不良(liang)現象。采用不飽(bao)和酯改性(xing)環氧樹(shu)(shu)脂(zhi)上(shang)(shang)漿(jiang)劑(ji)(ji)制(zhi)(zhi)備的(de)碳纖(xian)(xian)維(wei)(wei)表面均勻涂覆上(shang)(shang)漿(jiang)劑(ji)(ji)高分子，并與酚醛(quan)基體樹(shu)(shu)脂(zhi)粘結成一體，纖(xian)(xian)維(wei)(wei)很(hen)難從(cong)樹(shu)(shu)脂(zhi)中(zhong)滑脫(tuo)，界面結合性(xing)能良(liang)好(hao)。測試結果(guo)表明，不飽(bao)和酯改性(xing)環氧樹(shu)(shu)脂(zhi)上(shang)(shang)漿(jiang)劑(ji)(ji)能有(you)(you)效改善上(shang)(shang)漿(jiang)碳纖(xian)(xian)維(wei)(wei)與不同基體樹(shu)(shu)脂(zhi)的(de)適用性(xing)，具有(you)(you)更好(hao)的(de)通(tong)用性(xing)。

3結論

(1)聚(ju)氨酯改(gai)性(xing)環氧(yang)樹(shu)脂(zhi)上漿(jiang)劑，其樹(shu)脂(zhi)結構含有活(huo)性(xing)環氧(yang)基團和(he)極(ji)性(xing)氨基甲酸(suan)酯鍵(jian)，環氧(yang)組(zu)分(fen)提(ti)供了基本的(de)(de)(de)集束(shu)和(he)擴幅能(neng)力，聚(ju)氨酯結構大幅度提(ti)高了纖維(wei)集束(shu)、耐磨和(he)韌性(xing)，并且容易(yi)通過異氰酸(suan)酯組(zu)分(fen)用量(liang)的(de)(de)(de)調節，進行針對性(xing)的(de)(de)(de)改(gai)善和(he)優化(hua)，上漿(jiang)碳纖維(wei)加工(gong)性(xing)能(neng)達(da)到同類(lei)進口纖維(wei)水平。同時，該上漿(jiang)劑不需要在(zai)后期(qi)添加集束(shu)劑和(he)現場二次混合，水性(xing)乳液上漿(jiang)劑的(de)(de)(de)應用穩定性(xing)良好(hao)，碳纖維(wei)上漿(jiang)浸潤性(xing)好(hao)，有利于碳纖維(wei)的(de)(de)(de)工(gong)業化(hua)穩定生產。

(2)聚酯改性(xing)環氧(yang)樹脂(zhi)碳纖維乳液上漿(jiang)(jiang)劑，主(zhu)成分由(you)聚酯多元醇和環氧(yang)樹脂(zhi)組合(he)而成，同時含有(you)具有(you)優異的乳化(hua)性(xing)能和極低(di)的浸潤性(xing)能的雙(shuang)酚A聚醚陰離(li)子表(biao)面活性(xing)劑，實現了上漿(jiang)(jiang)劑的超低(di)表(biao)面張(zhang)力和快速上漿(jiang)(jiang)，顯著(zhu)改善上漿(jiang)(jiang)均勻性(xing)，有(you)效(xiao)提(ti)高生(sheng)產效(xiao)率和產品穩定性(xing)。

(3)不飽(bao)和(he)酯改(gai)性(xing)(xing)(xing)環(huan)氧(yang)樹(shu)(shu)脂(zhi)碳纖維乳(ru)液上漿劑(ji)(ji)，采(cai)用(yong)不飽(bao)和(he)酸(suan)和(he)多(duo)(duo)異(yi)氰酸(suan)酯共聚改(gai)性(xing)(xing)(xing)環(huan)氧(yang)樹(shu)(shu)脂(zhi)、有(you)(you)機氟(fu)表面(mian)活性(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)外乳(ru)化，上漿劑(ji)(ji)組分結(jie)(jie)構中(zhong)含有(you)(you)環(huan)氧(yang)基、羥(qian)基、醚、不飽(bao)和(he)雙鍵、異(yi)氰酸(suan)酯等多(duo)(duo)種功能性(xing)(xing)(xing)基團，上漿后(hou)的碳纖維與環(huan)氧(yang)樹(shu)(shu)脂(zhi)、酚醛(quan)樹(shu)(shu)脂(zhi)、雙馬來酰亞胺(an)樹(shu)(shu)脂(zhi)等常用(yong)復合材料基體樹(shu)(shu)脂(zhi)均具備優異(yi)的界面(mian)結(jie)(jie)合力(li)、良好的通用(yong)性(xing)(xing)(xing)，具有(you)(you)廣闊的工(gong)業(ye)應用(yong)前(qian)景(jing)。

(4)聚氨(an)酯(zhi)改性環氧(yang)(yang)樹(shu)脂(zhi)、聚酯(zhi)改性環氧(yang)(yang)樹(shu)脂(zhi)、不飽和(he)(he)(he)酯(zhi)改性環氧(yang)(yang)樹(shu)脂(zhi)系列碳(tan)纖(xian)維(wei)專用上漿劑，可以進(jin)一步滿足國(guo)內(nei)外(wai)碳(tan)纖(xian)維(wei)及復合(he)材料(liao)制備廠家的(de)需求，培育和(he)(he)(he)引導與(yu)自身(shen)碳(tan)纖(xian)維(wei)產品(pin)特色(se)相配合(he)的(de)功(gong)能助劑產業，全面提升(sheng)上海石化在(zai)我國(guo)新材料(liao)產業鏈的(de)競爭(zheng)力(li)和(he)(he)(he)影響力(li)。

改性環氧樹脂乳液型碳纖維上漿劑制備、表面張力、黏度等性能測試（一）

改性環氧樹脂乳液型碳纖維上漿劑制備、表面張力、黏度等性能測試（二）

改性環氧樹脂乳液型碳纖維上漿劑制備、表面張力、黏度等性能測試（三）