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碳纤维上浆剂研究进展 哈尔滨工业大学 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态稳定，特别是接口处稳定。 ⑹深加工的预浸布的成型稳定性好。 1959年日本大阪工业试验所的近藤昭男研制出PAN基碳纤维，在其生产过程中并不存在上浆工艺，随着碳纤维生产工艺日渐成熟，其强度、伸长等各项性能的提高，碳纤维被广泛应用于纺织行业和复合材料行业，上浆工艺才逐渐出现在碳纤维的生产流程中，并日渐成熟。 碳纤维上浆剂与常规纺织用上浆剂相同，主要有上浆剂主成分和溶剂混合而成。在溶剂方面，最早使用的碳纤维上浆剂多采用油溶性溶剂，最常用的溶剂是丙酮。但是，采用油溶性溶剂有诸多缺点： 利用有机硅的耐一热和抗湿特性改性酚醛树脂，赋予其耐热性和疏水性，属于高温上浆型。所用有机硅单体可以使烷基硅、芳基硅或硅酸乙酯等，它们与酚醛树脂的酚羚基、经甲基反应生成以硅为中心的网络结构，提高了酚硅树脂的耐热性。一种碳纤维的表面为硅系上浆剂，在700℃的空气中处理4h才能烧为灰烬;而另一种普通上浆剂的碳纤维，在400℃空气中处理2h即可化为灰烬 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 聚-N-乙烯吡咯烷酮(PVP)的醇溶液涂布碳纤维制取粒料，再与尼龙混合制得CFRTP粒料，可以使其体电阻率显著下降，例如，相对分子质量为4万左右的PVP甲醇溶液(3%)，涂布用阳极氧化处理过的碳纤维，干燥后PVP附着量为3.5%，再与尼龙-66复合，上浆涂布PVP对CFRTP导电性能的影响见表 国内碳纤维的研制与应用起步较晚，关于碳纤维上浆剂的研究报道极少。其中： 在碳纤维上浆剂对碳纤维性能的影响方面也有一定的研究 就用十环氧树脂系上浆剂的环氧树脂的合成、环氧树脂的选用、改性、环氧树脂乳液的乳化工艺、影响因素进行了探讨，尚未进行开发应用 张西萍等人研究了上浆剂对复合材料的层间剪切性能的影响, 并用自制的上浆剂和东丽的上浆剂做了比较，结果如下： 北航的肇研，段跃新等人研究了上浆剂对三种碳纤维浸润性的影响，不同厂家生产的碳纤维, 其表面上浆剂的质量百分含量和厚度均有所不同, 但都可以改变碳纤维表面的浸润性 杨禹等人采用纳米SiO2改性环氧树脂乳液上浆剂和未改性乳液上浆剂对碳纤维上浆，结果表明改性完得上浆剂粒径小，稳定性好，上完浆碳纤维的表面粗糙度和表面自由能的极性组分都大于未改性的上浆剂。同时也增加了纤维的ILSS 李阳等人用改性环氧树脂上浆剂对碳纤维上浆，然后对碳纤维的加工性能、表面形貌及ILSS进行了研究,结果表明改性后的环氧上浆剂改善了这些性能 长春理工大学的郑茹娟、丛向丰等在研究炭纤维用上浆剂时就采用了乳液聚合的方法。他们以环氧树脂为主体，加入乳化剂、引发剂并在机械搅拌作用下制得环氧树脂上浆乳液。但是乳液聚合的过程很复杂，而且比较难以控制。 徐宝学等人采用OP-10 和十二烷基磺酸钠等复合乳化剂对环氧树脂E-51 进行乳化，乳化温度为70℃或更低，通过实验对比分析，在制备环氧树脂乳液时采用转相乳化法，所制得的乳状液效果不错。 关蓉波等人也采用转相乳化法，选用混合乳化剂1601 和NP-10 对环氧树脂AG-80 进行乳化，在高剪切分散乳化机的作用下，取得了较好的结果 国内在上浆剂对碳纤维性能影响方面的研究，仍然大都停留在环氧树脂/丙酮上浆剂的基础上，与国际研究水平差距较大，缺乏实际应用性因此环氧树脂成为上浆剂的主要研究对象。而水性环氧树脂上浆剂以其无毒、无味、污染小等优点越来越受到人们的青睐，在碳纤维上浆剂方面有较广的应用前景，成为环氧树脂发展的主要研究方向。哈尔滨工业大学化工学院迎合了时代潮流，在这方面做了大量的工作。 哈工大上浆剂 * * 此页为内页背景，在母版编辑视图下，双击白色区域选择填充图片，填入背景图（1024*768） LOGO 其次，经过表面处理后的碳纤维表面能增加，容易吸附空气中的水分和杂质，纤维表面在空气中暴露的时间越长纤维表面处理的效果越差，上浆可以对纤维表面处理所得到的活性表面进行保护。 最后，而上浆剂作为碳纤维与基体树脂之间的过渡粘结层，同时和碳纤维表面、基体树脂相互粘结，其粘结性能非常重要。 首先，碳纤维的伸长率低