耐高溫型環(huán)氧上漿劑乳液的制備及其對碳纖維的作用.pdf

1、碳纖維增強復合材料由于具有強度高、模量大、抗腐蝕性強、耐疲勞程度高、比重小、耐高溫等優(yōu)于其他纖維增強復合材料的特質(zhì),而被廣泛應用于生產(chǎn)生活中的眾多領域。隨著航空航天、風能和汽車行業(yè)的發(fā)展,對耐高溫型碳纖維增強復合材料的需求與日俱增,碳纖維增強聚合物基復合材料在高溫下的應用成為繼追求輕質(zhì)要求后又一追求目標。
　　碳纖維/環(huán)氧樹脂(CF/EP)復合材料以其各種優(yōu)異的性能被廣泛地應用于航天器材料中,與其相匹配的環(huán)氧型上漿劑的耐熱溫度一般

2、不超過180℃,而航空領域配備的材料多數(shù)需要耐受250℃以上的高溫環(huán)境。目前,樹脂基體和碳纖維增強體的耐熱水平均可達到要求,復合材料整體耐熱性很大程度上受限于碳纖維表面上漿劑的低耐熱水平。因此,對耐高溫型復合材料的研究直接指向為對耐高溫型上漿劑的研制。
　　本課題利用耐熱性高、表面積大、活性基團多的多面體低聚倍半硅氧烷(Polyhedral oligomeric silsesquioxanes,POSS)改性水性環(huán)氧乳液,并對上漿

3、劑的本體性能及對碳纖維的作用效果進行了測試表征。研究結果發(fā)現(xiàn):環(huán)氧共混法制備的上漿劑穩(wěn)定性最好、上漿涂覆有效地改善了碳纖維表面形貌、提高了碳纖維的表面能、增加了與樹脂基體的浸潤性、增強了碳纖維的力學性能;改性后的環(huán)氧乳液于氬氣下在300℃左右才開始分解,三種POSS改性上漿劑制備的CF/EP單絲復合材料在280℃處理5h后的界面剪切強度僅分別降低了10.1％、7.3%和6.0%,在耐濕熱老化性測試中,由于水熱環(huán)境下濕氣對界面的侵蝕界面剪