乳化剂对耐高温热塑性水分散乳液上浆剂性能的影响

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20210428.009

复合材料科学与工程 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (4): 61-65.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20210428.009

乳化剂对耐高温热塑性水分散乳液上浆剂性能的影响

李佳乐^1,3, 李楠^1,2, 胡方圆^1,2,3, 蹇锡高^1,2,3*, 刘程^1,2, 王锦艳^1,2

1.大连理工大学化工学院,大连116024;
2.大连理工大学辽宁省高性能树脂工程技术研究中心,大连116011;
3.大连理工大学材料科学与工程学院,大连116024

收稿日期:2020-08-20 出版日期:2021-04-28 发布日期:2021-04-30
通讯作者: 蹇锡高(1946-),男,中国工程院院士,教授,博士生导师,研究方向为高性能工程塑料及其复合材料加工应用技术,jian4616@dlut.edu.cn。
作者简介:李佳乐(1996-),女,硕士研究生,研究方向为热塑性复合材料。
基金资助:
国家重点研发计划(2018YFB1107500;2017YFB0307600);国家自然科学基金(91860204;U1837205;U1663226)

EFFECT OF EMULSIFIER ON PROPERTIES OF THERMOPLASTIC WATER DISPERSIBLE EMULSION SIZING AGENT

LI Jia-le^1,3, LI Nan^1,2, HU Fang-yuan^1,2,3, JIAN Xi-gao^1,2,3*, LIU Cheng^1,2, WANG Jin-yan^1,2

1. School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024,China;
2. Liaoning Province High Performance Resin Engineering Technology Research Center, Dalian 116011, China;
3. School of Materials Science and Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China

Received:2020-08-20 Online:2021-04-28 Published:2021-04-30

摘要/Abstract

摘要： 在本项工作中,选用不同的表面活性剂,通过乳液/溶剂蒸发法制备杂萘联苯共聚芳醚砜(PPBES)水分散乳液上浆剂,以改善高性能热塑性复合材料中碳纤维与PPBES树脂之间的界面相容性。为获得最佳上浆效果,研究了PPBES浓度、表面活性剂种类及浓度对上浆剂平均粒径的影响;通过扫描电子显微镜(SEM)对上浆剂的成膜能力进行了分析,并研究了上浆处理对碳纤维性能的影响,结果表明:上浆后碳纤维制备的CFs/PPBES复合材料弯曲强度高达1781 MPa,相对于未上浆CFs制备的复合材料弯曲强度提高了15.6%,界面剪切强度提升了5.0%。

关键词: 碳纤维, 水分散乳液上浆剂, 热塑性复合材料, 界面作用

Abstract: In this work, different surfactants are used to prepare phthalene co-polyaryl ether sulfone (PPBES) water-dispersible emulsion sizing agent by the emulsion/solution evaporation method to improve the interface compatibility between the carbon fiber and PPBES resin in high-performance thermoplastic composites. In order to obtain the best sizing effect, the effects of PPBES concentration, emulsifier type and concentration on the average concentration of sizing agent were studied. The film forming ability of the sizing agent was analyzed by scanning electron microscope (SEM), and the effect of sizing treatment on the properties of carbon fiber was studied. The results showed that the flexural strength of CFs/PPBES composites prepared by carbon fiber after sizing is up to 1781 MPa, which is 15.6% higher than that of composites prepared by non-sizing CFs, and the interface shear strength is increased by 5.0%.

Key words: carbon fiber, water dispersion emulsion sizing agent, thermoplastic composites, interface interaction

中图分类号:

TB332

李佳乐, 李楠, 胡方圆, 蹇锡高, 刘程, 王锦艳. 乳化剂对耐高温热塑性水分散乳液上浆剂性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(4): 61-65.

LI Jia-le, LI Nan, HU Fang-yuan, JIAN Xi-gao, LIU Cheng, WANG Jin-yan. EFFECT OF EMULSIFIER ON PROPERTIES OF THERMOPLASTIC WATER DISPERSIBLE EMULSION SIZING AGENT[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2021, 0(4): 61-65.

参考文献

[1] 沈军, 谢怀勤. 先进复合材料在航空航天领域的研发与应用[J]. 材料科学与工艺, 2008(5): 737-740.
[2] VAIDYA U, 李进松, 管佳明. 热塑性复合材料在航空航天中的应用[J]. 航空制造技术, 2015(14): 69-71.
[3] 徐秋红, 谭臻, 闫烨, 等. 国内碳纤维增强热塑性复合材料研究进展[J]. 工程塑料应用, 2014, 42(7): 122-126.
[4] 张婷. 高性能热塑性复合材料在大型客机结构件上的应用[J]. 航空制造技术, 2013(15): 32-35.
[5] 陈亚莉. 高性能热塑性复合材料在飞机上的应用[J]. 航空维修与工程, 2003(3): 28-30.
[6] YANG J, XIAO J, ZENG J, et al. Matrix modification with silane coupling agent for carbon fiber reinforced epoxy composites[J]. Fibers and Polymers, 2013, 14(5): 759-766.
[7] ZHOU H, HAN K, YU M. Preparation of long glass fiber reinforced poly (butylene terephthalate) composites with chemical bonding interphase[J]. Journal of Macromolecular Science: Part A, 2006, 43(11): 1835-1851.
[8] WU G, CHEN L, LIU L. Direct grafting of octamaleamic acid-polyhedral oligomeric silsesquioxanes onto the surface of carbon fibers and the effects on the interfacial properties and anti-hydrothermal aging behaviors of silicone resin composites[J]. Journal of Materials Science, 2017, 52(2): 1057-1070.
[9] WU G, MA L, WANG Y, et al. Interfacial properties and impact toughness of methylphenylsilicone resin composites by chemically grafting POSS and tetraethylenepentamine onto carbon fibers[J]. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2016, 84: 1-8.
[10] LI N, WU Z, YANG X, et al. One-pot strategy for covalent construction of POSS-modified silane layer on carbon fiber to enhance interfacial properties and anti-hydrothermal aging behaviors of PPBES composites[J]. Journal of Materials Science, 2018, 53(24): 16303-16317.
[11] LI N, ZONG L S, WU Z Q, et al. Effect of Poly (phthalazinone ether ketone) with amino groups on the interfacial performance of carbon fibers reinforced PPBES resin[J]. Composites Science and Technology, 2017, 149: 178-184.
[12] 刘建叶. 乙烯基酯树脂乳液碳纤维上浆剂的制备与性能研究 [D]. 济南: 济南大学, 2012.
[13] 李晓非. PPEK乳液上浆剂的制备与性能表征 [D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2012.
[14] WU G S, CHEN L, LIU L. Direct grafting of octamaleamic acid-polyhedral oligomeric silsesquioxanes onto the surface of carbon fibers and the effects on the interfacial properties and anti-hydrothermal aging behaviors of silicone resin composites[J]. Journal of Materials Science, 2017, 52: 1057-1070.
[15] MOHANTY S,VERMA S K, NAYAK S K. Dynamic mechanical and thermal properties of MAPE treated jute/HDPE composites [J]. Composites Science and Technology, 2006, 66: 538-547.

乳化剂对耐高温热塑性水分散乳液上浆剂性能的影响

EFFECT OF EMULSIFIER ON PROPERTIES OF THERMOPLASTIC WATER DISPERSIBLE EMULSION SIZING AGENT

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[1]	门树林, 张健敏, 高志浩, 温荣严, 骆林, 崔笑晨. 碳纤维与聚酰胺自增强复合材料协同增强体系的制备及其性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 41-46.
[2]	史启通, 李冰, 冯聪, 明平文, 张存满. 基于显微CT技术的碳纸微观结构特征分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 65-69.
[3]	倪洪江, 李军, 邢宇, 戴霄翔, 张代军, 陈祥宝. 航空发动机用T800级碳纤维增强聚酰亚胺复合材料制备及性能[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(5): 46-51.
[4]	康元春, 刘俊峰, 孟紫薇. 碳纤维复合材料电池箱轻量化研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(5): 66-70.
[5]	杨飒, 周伟, 姬晓龙, 刘佳, 马连华. 纳米纤维素对CFRP界面及损伤演化行为的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(5): 71-77.
[6]	梁旭豪, 吴鑫锐, 张砚达, 沈峰, 王晓蕾, 白瑞祥. 复合材料杆件接头的结构设计与力学研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(5): 103-109.
[7]	钟明建, 胡炜杰, 廖晓恬, 韦君婷, 刘冰, 胡芝蓉. 碳纤维复合材料部件加工技术现状及发展趋势[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(5): 110-119.
[8]	侯静, 杨晨, 刘亲亲, 雷艳妮, 许培俊. 基于化学修饰氧化石墨烯自组装沉积法制备的彩色碳纤维性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(3): 45-50.
[9]	郭伟健, 陶友瑞, 董丽君, 吴安如. 平纹玻纤/MC尼龙复合材料熔融黏合深度与搭接方式对力学性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(3): 110-114.
[10]	蒋朕琦, 黄文健, 曹诗宇, 吴超群. 不同刀具对超声辅助钻削CFRP分层损伤的影响研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(2): 56-61.
[11]	冯旭, 刘玲. 氨基化碳管薄膜对碳纤维复合材料层间性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(2): 82-88.
[12]	常舰, 肖海刚, 谢钟清, 毕华阳, 郑金华, 朱姝, 侯进森. 不同工艺参数和界面改性对碳纤维增强聚苯硫醚复合材料Ⅰ型层间断裂韧性的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(1): 22-28.
[13]	杜宏昱, 成健, 刘顿, 李子文, 丰凯. CO₂激光剥离碳纤维表面涂层及其性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(1): 36-41.
[14]	肖剑雄, 周向, 申政. 高速永磁电机转子碳纤维护套张力缠绕仿真分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(1): 68-72.
[15]	宋泽明, 万建成, 朱波, 刘建德, 罗宏建. 碳纤维复合材料芯导线芯棒压接不同心问题研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(1): 79-85.