工艺条件下上浆剂对碳纤维与树脂浸润、粘结特性的影响

       本文实验研究了复合材料成型工艺条件下上浆剂对碳纤维／树脂浸润和粘结特性的影响规律，考察了去剂前后碳纤维与树脂的动态接触角，以及上浆剂对碳纤维表面形貌、表面粗糙度和表面活性的影响。在此基础上，分析了上浆剂自身及其与环氧树脂的化学反应性，结果表明，成型工艺条件下上浆剂可溶解并扩散到树脂体系中，改善碳纤维与树脂的浸润性，并影响碳纤维／树脂的界面粘结性能。这一实验结果对于指导国产碳纤维上浆剂的研究和复合材料的工艺优化具有重要参考价值。

       在碳纤维生产过程中，通常会对碳纤维进行上浆处理，即在纤维表面涂覆一层薄的聚合物层。上浆剂一方面可保护纤维，防止纤维吸附空气中的杂质和水分，保护纤维表面活性基团；另一方面具有集束功能，便于加丁；同时可改善碳纤维的浸润性能，便于树脂浸渍，减少复合材料的制备时间，提高产品质量。为获得高性能的复合材料，针对碳纤维／上浆剂与上浆剂／树脂双界面的研究具有极其重要的作用。

       目前，国内外报道研究了上浆剂对碳纤维表面、纤维／树脂浸润和粘结性能的影响，其中NurselDilsiz等研究表明上浆剂在微观尺度上可改变纤维的表面形貌，认为纤维表面    能和表面官能团是影响纤维／树脂界面性能的重要因素；哈丁大黄玉东组研究了纤维与环氧涂层间物理化学作用对碳纤维强度的影响，结果表明纤维表面氧和氮元素随处理温度升高而发生变化，元素含量变化对碳纤维强度的影响归因于碳纤维的表面缺陷。EdithMader[13]等发现上浆剂可提高玻璃纤维的拉伸强度和疲劳强度，从而进一步影响复合材料的力学性能。以上的研究结果表明上浆剂可影响纤维／树脂的界面性能，但对上浆剂影响的物理化学机理没有得到充分揭示，尤其工艺条件下上浆剂对碳纤维与树脂的浸润和粘结性能的影响鲜有报导。

      本文研究了工艺条件下上浆剂对碳纤维与树脂的浸润和粘结性能的影响，以期深入分析上浆剂的影响原因。采用扫描电子显微( SEM)、X射线光电子能谱( XPS)分析带浆和不带浆纤维的表面物理化学性质；采用动态接触角法( DCAT)考察了纤维去剂前后的浸润性能；另外，借助原位红外在线分析了上浆剂与树脂在工艺条件下的官能团变化，并用界面剪切强度( IFSS)评价了上浆剂对纤维树脂界面性能的影响。

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