碳纤维上浆剂的2种分类
昨天我们针对碳纤维上浆剂的作用进行了介绍,今天再来说说碳纤维上浆剂的分类问题。上浆剂根据制备时所选分散主浆料的介质进行区分,可以分成可溶剂型和乳液型。不同的碳纤维上浆剂使用的情况也所有区别。
碳纤维上浆剂的2种分类
1、溶剂型上浆剂:碳纤维上浆剂也有自己的发展历程,早期的碳纤维上浆剂主要采用沸点较低的有机溶剂为介质溶解功能性聚合物树脂,形成均匀的有机溶剂体系。其中有机溶剂包含丙酮、四氢呋喃、甲苯等;功能性聚合物树脂,包括聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸及丙烯酸酯、聚酯聚氨酯与聚醚聚氨酯、不饱和聚酯、脂肪族与芳香族环氧树脂、聚苯乙烯、环氧乙烯酯和聚酰亚胺等。
但是本方法存在较多的缺陷,沸点低、闪点低的有机溶剂在上浆过程中存在不稳定性,同时碳纤维上将量的CV值偏高,无法满足高性能碳纤维制品对上浆量和上浆碳纤维性能的一致性。呈现出来的问题就是碳纤维材料的摩擦系数较高,需要进一步优化耐磨性。另外丙酮溶剂存在污染问题,还存在火灾风险。
2、乳液型上浆剂
既然溶剂型上浆剂存在一些问题,自然要研发新的方法。以溶剂型上浆剂为蓝本,进行优化和调整,在助剂的存在下,将主浆料分散于水中形成的乳液型上浆剂就是发展的产物。乳液型上浆剂客服了溶剂型上浆剂的缺点,不含或极少含有有机溶剂,工艺性更强。
乳液型上浆剂同样也存在一些问题,比如期间使用的乳化剂与部分树脂基体的结核性不高,随上浆剂涂覆在碳纤维表面后,不利于碳纤维与树脂基体的化学结合,同时降低碳纤维复合材料的耐水性和耐老化性。因此在制备乳液型上浆剂时,在乳液性能稳定的前提下尽量减少乳化剂的添加。
鉴于以上2种碳纤维上浆剂都存在一定的缺陷,因此还需要开发更多不同体系不同方式的碳纤维上浆剂,来实现碳纤维与树脂基体的完美融合。经过大量的研究发现,碳纤维上浆剂的主浆料应当与树脂基体的化学机构相同或相似,而针对不同的树脂基体,开发不同体系的碳纤维上浆剂是非常可靠的方法。
目前已经有了针对环氧树脂基体的环氧类上浆剂,针对乙烯基树脂基体的乙烯基类上浆剂。碳纤维复合材料的发展已经开始从热固发展向热塑,因此针对热塑性树脂基体的上浆剂也在研发之中,相信碳纤维复合材料的制备会越来越好。
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