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。在碳纤维生产工艺中,预氧化、 碳化及表面处理等工艺过程世界各国的各个生产厂家差异不大 , 在某种意义上, 上浆剂是各个公司的技术特色。碳纤维生产厂家除了在聚丙烯腈原丝制备生产方面实行严格的技术保密外,上浆剂的配方极也成为各个厂家技术保密的重点。日本东丽公司在碳纤维行业的世界领先地位,与其根据碳纤维性能...