乳液型碳纤维对上浆剂的制备与性能研究-材料科学与工程专业毕业论文.docx

济南大学硕士学位论文目 济南大学硕士学位论文 目 录 摘要 V Abstract ． ．1l，II 第～章绪论 1 1．I碳纤维及其复合材料简介 ．．1 1．2碳纤维表面改性方法 ．．1 1．2．1气相液相氧化法 2 1．2．2等离子体法 2 1．2．3高能射线辐射法 2 1．2．4电聚合法 ． 2 1．2．5上浆法 3 1．3碳纤维上浆剂简介 ．．3 1．3．1上浆剂的分类 3 l3．2上浆剂的作用 4 1．3．3上浆剂的制备方法 4 1．4复合材料界面层 一6 1．4．1复合材料界面层结构 6 1．4．2复合材料界面机理 7 1．4．3复合材料界面性能表征方法 8 1．5本课题研究意义和内容 一8 第二章实验与研究方法 ．．11 2．1实验原料 11 2．2实验仪器与设备 1 2 2．3上浆剂的制备 l 3 2．3。1耐温型环氧树脂乳液型碳纤维上浆剂的制备 ．．1 3 2．3．2 NSM改性ABS乳液型碳纤维上浆剂的制备 1 3 2．4碳纤维上浆处理 14 2．5复合材料样品制备 14 2．5．1碳纤维增强环氧树脂TGDDM复合材料 ．14 万方数据 乳液型碳纤维上浆剂的制各与性能研究2．5．2碳纤维增强ABS复合材料 乳液型碳纤维上浆剂的制各与性能研究 2．5．2碳纤维增强ABS复合材料 1 5 2．6性能测试 1 5 2．6．1上浆剂离心稳定性 一15 2．6．2上浆剂粒径大小及分布 ．．1 5 2．6．3改性环氧树脂环氧基团转化率 一16 2．6．4上浆剂成膜剂树脂化学结构 ．．1 6 2．6．5上浆剂成膜剂树脂耐热性 一1 6 2．6．6碳纤维毛丝量 ．．1 6 2．6．7碳纤维耐磨性 ．．16 2．6．8碳纤维硬挺度 ．．1 7 2．6．9碳纤维微观形貌 1 7 2．6．10复合材料层间剪切强度 17 2．6．1 1复合材料断面微观形貌 l 7 第三章耐温型环氧树脂乳液型碳纤维上浆剂 1 9 3．1改性环氧树脂TGDDM成膜剂的化学结构 19 3．2改性环氧树脂TGDDM成膜剂的耐热性 20 3．3乳化体系与工艺 21 3．3．1乳化剂用量对乳液稳定性的影响 一21 3．3．2乳化温度对乳液稳定性的影响 ．．22 3．3．3乳化速率对乳液稳定性的影响 23 3．3．4改性剂正十二胺用量对乳液稳定性的影响 ．．24 3．4上浆碳纤维的性能 25 3．4．1上浆处理对碳纤维表面微观形貌的影响 ．．25 3．4．2上浆处理对碳纤维后加工性能的影响 ．．26 3．5碳纤维／TGDDM复合材料层间剪切强度 27 3．6复合材料断面微观形貌 28 3．7本章小结 29 第四章NSM改性ABS乳液型碳纤维上浆剂 3 1 4．1 NSM改性ABS树脂的耐热性 ．31 4．2乳化体系与工艺 32 II 万方数据 济南大学硕士学位论文4．2．1乳化剂用量对乳液稳定性的影响 济南大学硕士学位论文 4．2．1乳化剂用量对乳液稳定性的影响 一32 4．2．2乳化温度对乳液稳定性的影响 一33 4．2．3乳化速率对乳液稳定性的影响 一34 4．3上浆碳纤维的性能 35 4．3．1上浆处理对碳纤维表面化学结构的影响 ．．35 4．3．2上浆处理对碳纤维表面微观形貌的影响 36 4．3．3上浆处理对碳纤维后加工性能的影响 38 4．4碳纤维增强ABS复合材料层问剪切强度 38 4．5复合材料断面微观形貌 ．40 4．6本章小结 40 第五章结论与展望 43 参考文献 一45 致谢 5 1 附录 一54 III 万方数据 乳液型碳纤维上浆剂的制备与性能研究 乳液型碳纤维上浆剂的制备与性能研究 万方数据 万方数据 IV 摘要本文简介了近期碳纤维用上浆剂的发展情况和几种主要的制备方法。采用转相乳 摘要 本文简介了近期碳纤维用上浆剂的发展情况和几种主要的制备方法。采用转相乳 化法分别制备了适用于4，4．二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺型环氧树脂(TGDDM)基体 和聚丙烯腈．丁二烯．苯乙烯(ABS)树脂基体的两种乳液型碳纤维用乳液型上浆剂。探 明了上浆剂乳液的最佳原材料配比和制备工艺条件。利用激光粒度分析测试、离心稳 定性测试、傅里叶红外光谱(FTIR)分析技术、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量 热分析∞SC)测试、碳纤维束的耐磨次数、毛丝量、硬挺度、及其增强树脂基复合材料 的层间剪切强度(ILSS)测试等手段与方法，系统地表征了上浆剂乳液的性能以及上浆 处理对碳纤维后加工性能、表面微观形貌及其树脂基复合材料界面粘结强度的影响。 以正十二胺扩链改性的TGDDM环氧树脂为成膜剂，选用转相乳化法成功制备了 乳液上浆剂。通过对比实验和相关测试确定了最佳的乳化工艺：复配乳化剂与改性树 脂质量比为10：90，乳化温度是50℃，乳化速率是1 1000 rpm。