碳纤维上浆剂的功能和进展研究

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1、碳纤维上浆剂的功能和进展研究　　摘要：碳纤维是一种理想的原料，碳纤维的特点在于强度很大，质量很轻，同时不导电。所以碳纤维是一种理想的原料。但是碳纤维的问题在于碳纤维很脆，碳纤维制品的表面会形成一层细小的毛刺，如果人触碰就会对人体造成伤害，在碳纤维的使用中需要在表面上涂抹一层材料，让碳纤维的表面变的平整，不影响材料的使用，而涂抹的材料就称作碳纤维上浆剂，本文的分析了常见的几种上浆剂的功能和研究的进展情况。　　关键词：碳纤维；上浆剂；材料功能　　碳纤维使用中，上浆剂是一个重要的部分，碳纤维使用经常受到上浆剂的制约，尤其在现在的这

2、个新的时代，碳纤维的应用得到了进一步的提高。这得益于3D打印技术的发展，3D打印技术中最常用的打印原材料就是使用的碳纤维，科研工作者也认为碳纤维是最优良的打印材料之一，但是3D打印处理的碳纤维制品表面的粗糙程度更严重，这对3D打印技术的产品的推广产生了严重的影响，良好的上浆剂能够提高碳纤维的质量和寿命，对碳纤维材料的发展有着积极的作用。　　1碳纤维上浆剂的种类5　　碳纤维的上浆剂基本可以分为两种，一种是溶液型，另一种是乳液型。它们的主要原理也是不同的，溶液型一般都是采用树脂类、乙烯类的有机溶剂，其作用原理是将碳纤维表面的碳溶

3、解，这样就能完成一个完整的表面。乳液型的作用原理就是利用乳液性流体的形式，完整的覆盖到碳纤维的表面上，形成一个完整的保护层，把碳纤维表面的毛刺全部的覆盖。上浆剂要和炭纤维有着很好的粘粘性，同时温度等变化需要和碳纤维相同。　　1.1聚合物　　上浆剂的主要成分应该是聚合物，聚合物的选用原则就是保证施工中制备成的上浆剂能够在碳纤维上良好的结合，同时能在碳纤维表面形成一层或者几层的致密平整的养护层。采用溶液型的上浆剂的时候应该保证其溶解度到位，根据化学性的相似相容的原理，在采用溶解的方式的时候一定要注意施工的量。要保证不会破坏碳纤维

4、的元素。在碳纤维的表面不会产生空洞，不会对碳纤维的结构、内应力造成影响。　　树脂是一种很好的上浆剂，它既是溶解剂也是乳化剂，一方面他能溶解碳纤维中很多细小的毛刺，同时又能在表面形成一层致密树脂层，能够完全的包裹住碳纤维元素，在碳纤维的使用中，树脂材料常见的上浆剂。但是树脂材料的优点也有可能变为它的缺点，因为是良好的有机溶剂，所以不仅能溶解碳纤维，同时也能溶解乙醇的溶液，自然本身也能被有机溶剂破坏，比如一些高浓度的酒就能让树脂出现孔洞，所以如果想要避免这种情况就需要对碳纤维进行贴膜。　　1.2新型材料5　　现在随着技术的要就树

5、脂性的材料渐渐的不能满足材料的要求。所以人们采用了环氧基团作为是主体的作为上浆剂的主体材料新型材料。这种材料是基于树脂的材料的思路发展的一种新型材料，这种材料的结合能力更强，在结合的性能上有几个重要的参数：可挠性、抱合力。可挠性就是指在碳纤维的表面上不会出现断丝、露丝的现象。而抱合力就是材料和表面粘结性的能力参数。这种材料的优点在于在生产的时候不会污染环境，同时取材十分方便，才都是有常规的化学材料制成，没有异味和毒性，所以很适合推广和使用，也比较符合我们材料重复利用，不对环境污染的要求。　　2乳化剂材料　　2.1乳化剂的优点

6、　　乳化剂是上浆剂的重要的分支，乳化剂是利用将碳纤维表面覆盖的方式，在上浆剂的使用中，比起上浆剂，乳化剂更受到人们的青睐。因为乳化剂不会在日常的使用中产生新的毛刺从而导致人员受伤。乳化剂应该是不良的粘结剂，乳化剂之间不应该聚集，这样会导致乳化剂层过后，影响质量。乳化剂不会让碳纤维的产生内应力，所以能够保证的碳纤维的强度。同时乳化剂后可以重新涂抹，但是溶解剂使用多次就会让碳纤维变薄，影响应力。　　上浆剂研制过程中选定了主组分环氧树脂以后，选用乳化剂又是重要的一环。上浆剂中的乳化剂，其用量一般为4%～8%，这主要取决于与之结合的

7、环氧树脂的用量和乳状液的组成。在实际使用中，应尽量减少乳化剂的用量，因为乳化剂是一种不良的粘结剂，它倾向于阻止干胶与碳纤维之间的粘合。同时，乳化剂的使用，又增加了上浆剂的成本。5　　乳化剂的选择方法有：（1）以亲水亲油平衡值（HLB值）为依据选择乳化剂。每一种乳化剂都有其特定的HLB值，而在不同HLB值范围之内的乳化剂用途是不同的。对于不同单体的乳液聚合体系来说，要求其HLB值的范围不同，若所采用的乳化剂在这个范围之内，则可达到最佳效果。若将两种或多种具有不同HLB值的乳化剂混合使用，构成复合乳化剂，使性质不同的乳化剂由亲油

8、到亲水之间逐渐过渡，就会大大增进乳化效果。（2）以其他特征参数为依据选择乳化剂。（3）经验法选择乳化剂。经验法选择乳化剂的基本原则如下：参考前人的工作；优先选用离子型乳化剂；选择与单体分子化学结构相似的乳化剂；离子型与非离子型乳化剂复合使用；所选择的乳化剂不应干扰聚合反应；根据乳液聚合工艺