纳米单层二硫化钨增强型碳纤维上浆剂

碳纤维被誉为一种新型无机材料，其具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗辐射，导电、传热、减震、降噪性好等一系列优良性能，被作为典型的高性能纤维，被广泛地作为一种先进树脂基复合材料的增强纤维，目前其应用领域主要在航空航天上，主要是其可大幅度减轻结构预制件重量，进一步提高技术性能。

碳纤维与基体间的界面性能对其复合材料性能的发挥起着非常重要的作用，通过界面有效地传递载荷，使碳纤维与基体形成一个具有高效综合性能的整体。而在界面的研究中，提高其碳纤维与基体的结合强度是改善复合材料力学性能的关键。对碳纤维进行表面处理是提高碳纤维表面活性和复合材料综合性能的有效手段。而对碳纤维进行上浆可以较好的解决以上问题。

在碳纤维的生产工艺过程中上浆是一个重要工序。碳纤维上浆的主要作用是隔离空气中灰尘及水分，从而避免破坏经表面处理后的纤维表面活性。另外，浆膜在碳纤维表面 形成保护膜，有效的改善了在后续的加工中摩擦、磨损及大量毛丝产生。上浆剂在碳纤维表 面的作用主要有以下几个方面：一是类似粘合剂；二是类似偶联剂；三是类似润湿剂；改善其表面浸润性能；四是类似润滑剂，现有的碳纤维上浆剂主要采用石墨，但它很难达到理想的效果。

为了改善国产碳纤维制造技术的不足，研究人员采用新型的上浆剂纳米单层二硫化钨来改善这一不足。以纳米二硫化钨制备上浆剂可以解决碳纤维与基体间的界面性能问题，其具有良好的稳定性，能有效改善碳纤维的加工性能，而且制备方法操作简单，成本低，还可通过改变上浆剂中组分的配比，应用于不同种类的树脂基体。纳米单层二硫化钨增强型碳纤维上浆剂的制备过程如下：

步骤(1)：在35-100℃下，将有机树脂分散在有机溶剂中形成有机树脂溶液，有机溶剂质量为有机树脂质量的20-200％；

步骤(2)：有机树脂溶液降至室温后，将乳化剂、分散剂和去离子水混合均匀后加入有机树脂溶液中，加入的乳化剂质量为有机树脂的1-5％，加入的分散剂质量为有机树脂 的0.1-1％，添加去离子水至混合体系固含量为30-50％，得到有机树脂乳液；

步骤(3)：将相容改性纳米片层二硫化钨分散液缓慢加入有机树脂乳液中，超声分散，然后继续添加去离子水，至体系固含量为25-35％，制得相容改性纳米片层二硫化钨增强上浆剂。

所制得的相容改性纳米片层二硫化钨对碳纤维可以起到很好的保护作用，同时对复合材料的力学性能有所提高。这种功能型的碳纤维上浆剂可以优化碳纤维及其复合材料界面性能和宏观性能，对碳纤维复合材料产业升级具有重要意义。

• < 前へ
• 次へ >