丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成及其在碳纖維上膠劑中的應(yīng)用.pdf

1、碳纖維上膠劑作為纖維與樹(shù)脂的過(guò)渡層，在保護(hù)纖維和改善纖維性能方面起著重要作用，隨著碳纖維復(fù)合材料在航空航天各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)其耐熱性能要求越來(lái)越高，因此作為碳纖維上膠劑也要具有一定的耐熱性。近年來(lái)應(yīng)用較多的是乳液型上膠劑，但乳化劑作為一種表面活性劑，會(huì)對(duì)碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能和吸水性造成一定的影響。因此，實(shí)驗(yàn)將水性聚氨酯結(jié)構(gòu)引入上膠劑體系中，采用甲基丙烯酸羥乙酯對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行改性，通過(guò)自乳化的方法合成了一種耐熱性能良好的碳

2、纖維上膠劑。
　　 本文以2，4-甲苯二異氰酸酯(2，4-TDI)、聚乙二醇(PEG-200)、二羥甲基丁酸(DMBA)為原料合成水性聚氨酯(WPU)、采用甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行封端合成了甲基丙烯酸羥乙酯改性水性聚氨酯(AWPU)。通過(guò)紅外(FT-IR)和核磁(1HNMR)分別表征了WPU和AWPU的分子結(jié)構(gòu)，研究了R值(R=n-NCO/n-OH)、溶劑種類(lèi)以及加料方式對(duì)預(yù)聚體合成反應(yīng)的影響，確定反應(yīng)參數(shù)，

3、探討了擴(kuò)鏈劑含量對(duì)乳液粒徑的影響，通過(guò)TGA研究了WPU和AWPU的熱分解行為，TGA的分析結(jié)果表明，與WPU的耐熱性能相比，AWPU的耐熱性能明顯提高，軟段部分的最大分解速率溫度消失，而硬段部分最大分解速率的溫度由306.3℃提高到321.6℃。
　　 將AWPU通過(guò)自乳化法制備了乳液上膠劑（AWPUe），并對(duì)碳纖維進(jìn)行上膠，探討了上膠劑對(duì)纖維耐磨性能、集束性能、吸水率以及對(duì)碳纖維表面和碳纖維與樹(shù)脂界面性能的影響，結(jié)果表明，采

4、用AWPUe對(duì)碳纖維進(jìn)行上膠，上膠劑能夠在纖維表面形成了一層均勻的保護(hù)涂層，改善了碳纖維的耐磨性和集束性，降低了碳纖維的吸水率，與未上膠的碳纖維復(fù)合材料相比，經(jīng)AWPUe上膠處理后碳纖維/環(huán)氧(CF/EP)復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度(ILSS)最大值達(dá)到了64.6MPa，提高了7.5％。
　　 將AWPUe與實(shí)驗(yàn)室自制環(huán)氧樹(shù)脂乳液進(jìn)行混合，研究了復(fù)合乳液作為碳纖維上膠劑在上膠過(guò)程中的反應(yīng)機(jī)理及對(duì)碳纖維耐磨性、集束性、吸水率和層間剪切