原位合成纳米SiO2增强阴离子聚酯型上浆剂及其对碳纤维复合材料层间剪切强度的影响

采用溶胶-凝胶法,在侧链带有羧基的线性不饱和聚酯中加入正硅酸乙酯(TEOS),使TEOS在酸性条件下发生水解反应,原位合成纳米SiO2增强阴离子型聚酯乳液(SEAPE).利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪、激光粒度分析仪和冷冻扫描电子显微镜(Cryo-SEM)对SEAPE进行分析与表征.将SEAPE与聚乙二醇单油酸酯润滑剂、非离子型表面活性剂FC-4430及抗氧剂1010进行复配,原位制备纳米SiO2增强阴离子型聚酯乳液上浆剂(SEAPEs),用扫描电子显微镜(SEM)、视频动态接触角测量仪、 X射线能谱(EDS)仪和纤维强力仪对SEAPEs上浆后碳纤维的表面形貌、表面能、碳纤维(CF)表面元素及碳纤维增强不饱和聚酯(UPR)复合材料(CF/UPR)的层间剪切强度(ILSS)进行测试与表征.结果表明,当TEOS添加质量分数为5%时, SEAPEs上浆后的碳纤维有效增强了其与UPR的结合强度, CF/UPR复合材料的ILSS达到40.03 MPa,与市售环氧树脂型上浆剂上浆后碳纤维增强UPR复合材料相比, ILSS提高90.1%.SEAPEs中原位生成的纳米SiO2分散均匀,乳液储存稳定,上浆后SiO2均匀吸附在碳纤维表面,增加碳纤维表面能,改善碳纤维与树脂间的浸润性,可有效提高碳纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的ILSS.

羟基氨基改性硅油阳离子乳液的合成及其在炭纤维原丝油剂中的应用

为制备储存稳定、适合聚丙烯腈基(PAN)炭纤维原丝生产用油剂,利用三步法合成了一种具有自乳化特性的羟基氨基改性硅油(HA-PDMS),并与商业化的环氧改性硅油产品进行复配制备成炭纤维原丝油剂(P-OA)。在PAN生产线上,使用P-OA和日本竹本油剂(J-OA)分别生产上油的PAN原丝P-PAN和J-PAN;对P-PAN和J-PAN进行炭化处理制备相应炭纤维P-CF和J-CF。利用FT-IR和1H-NMR确认HA-PDMS结构;利用激光粒度分析仪、热重分析仪和表面张力仪对P-OA与J-OA进行特性分析;利用摩擦系数仪、毛羽量测试仪、纤维强力仪对上油后的原丝和炭化后的炭纤维进行测试表征和对比分析。结果表明,上油后的P-PAN单丝拉伸强度较J-PAN有所提高;炭化后P-CF较J-CF拉伸强度、拉伸模量均有提高,而毛羽量显著减小。

侧链氨基改性硅油合成条件优化与表征

主要对侧链氨基改性硅油的合成方法和性能表征进行研究.合成的侧链氨基改性硅油由六甲基二硅氧烷(MM)、八甲基环四硅氧烷(D4)和N,β-氨基乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-602),通过开环聚合反应制备而成.实验过程中,通过对粘度和产率的对比,得到MM,KH-602和四甲基氢氧化铵在实验制备过程中的最佳当量比.通过平行实验,在优化MM,KH-602和四甲基氢氧化铵最佳当量比条件下,最终获得实验最佳反应条件.本文通过多种分析方法对制备的侧链氨基硅油的性能进行表征.主要是通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对合成硅中含有的官能团进行测定;通过粘度仪对乳液粘度进行测定;通过热重分析仪对烘干后的硅油热稳定性进行分析等.根据分析测试结果表明:该方法得到氨基的硅油具有较好的热稳定性,在碳纤维油剂的生产制备中具有十分重要的潜在应用价值.