上浆剂组分对碳纤维表观性能的影响研究

玻璃钢/复合材料 ›› 2019, Vol. 0 ›› Issue (7): 60-64.

上浆剂组分对碳纤维表观性能的影响研究

杭传伟¹, 钱鸿川¹, 徐牛牛^1*, 何州文²

1.江苏恒神股份有限公司,丹阳212314;
2.全球能源互联网研究院有限公司,北京102209

收稿日期:2018-09-19 出版日期:2019-07-28 发布日期:2019-07-28
通讯作者: 徐牛牛(1986-),男,工程师,硕士,主要从事碳纤维及其复合材料开发研究方面的工作,xnn918@163.com。
作者简介:杭传伟(1983-),男,工程师,主要从事碳纤维及其复合材料开发研究方面的工作。
基金资助:
国家电网公司总部科技项目资助(SGRIDCKJ[2017]126号)

EFFECTS OF THE INGREDIENTS IN SIZING AGENT ON THE CARBON FIBER SURFACE PROPERTIES

HANG Chuan-wei¹, QIAN Hong-chuan¹, XU Niu-niu^1*, HE Zhou-wen²

1.Jiangsu Hengshen Co., Ltd., Danyang 212314, China;
2.State Grid Smart Grid Research Institute, Beijing 102209, China

Received:2018-09-19 Online:2019-07-28 Published:2019-07-28

摘要/Abstract

摘要： 分别采用双酚A环氧树脂乳液、乙烯基酯树脂乳液、醚类乳化剂乳液对国产碳纤维进行上浆,测试比较了三种上浆剂对碳纤维的表观、毛丝量、展纱性、硬挺度、吸水率、表面能及其复合材料层间剪切强度的影响。双酚A环氧树脂有利于改善纤维表面状态,提高纤维集束性;醚类的乳化剂有利于降低纤维的毛丝量,改善纤维的展纱性;乙烯基酯树脂可以提高纤维的集束性及硬挺度。三种上浆纤维表面能从大到小依次为环氧树脂、醚类乳化剂、乙烯基酯树脂;吸水率从小到大依次为环氧树脂、乙烯基酯树脂、醚类乳化剂。上浆剂中组分的吸水率高低不是影响碳纤维复合材料层间剪切强度的决定性因素。

关键词: 碳纤维, 上浆剂, 表观性能, 层间剪切强度

Abstract: Three main components of the sizing agent, i.e., biphenyl A epoxy resin, vinyl ester resin and ether emulsifier for carbon fiber, were comparatively studied on the physical properties such as the surface properties, fuzz weight, splitting rate, hardness, water absorption rate, surface energy and the interlaminar shear strength of the composite (ILSS). Bisphenol A epoxy resin helps to improve fiber surface condition and improve fiber strand integrity. The ether emulsifier helps to reduce the fuzz weight and improve the splitting rate of the fiber. The vinyl ester resin can improve the strand integrity and hardness of the fiber. The rank of total surface energy is epoxy resin>ether emulsifier> vinyl ester resin. The rank of water absorption rate is epoxy resin<vinyl ester resin<ether emulsifier. The water absorption of different components in the sizing agent was not the main influencing factor on the interlaminar shear strength of the carbon fiber composite.

Key words: carbon fiber, sizing agent, surface properties, ILSS

中图分类号:

TB332

杭传伟, 钱鸿川, 徐牛牛, 何州文. 上浆剂组分对碳纤维表观性能的影响研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2019, 0(7): 60-64.

HANG Chuan-wei, QIAN Hong-chuan, XU Niu-niu, HE Zhou-wen. EFFECTS OF THE INGREDIENTS IN SIZING AGENT ON THE CARBON FIBER SURFACE PROPERTIES[J]. Fiber Reinforced Plastics/Composites, 2019, 0(7): 60-64.

参考文献

[1] 贺福. 碳纤维及石墨纤维[M]. 北京: 化学工业出版社, 2010.
[2] 贺福, 赵建国, 王润娥, 等. 碳纤维开发与碳纤维原丝质量[J]. 新型碳材料, 1998, 9(13)1: 64-74.
[3] 张如良, 黄玉东, 刘丽, 等. 上浆剂分子量对碳纤维表观性能及其界面性能影响研究[J]. 材料科学与工艺, 2011, 19(3): 137-143.
[4] Huang Y D, Liu L, Qiu J H, et al. Influence of ultrasonic treatment on the characteristics of epoxy resin and the interfacial property of its carbon fiber composites[J]. Composite Science Technology, 2002, 62(16): 2153-2159.
[5] 丛向丰. 碳纤维上胶剂的性能研究[D]. 长春: 长春理工大学, 2004.
[6] 马刚峰, 徐泽夕, 常青, 等. 碳纤维上浆剂的开发和研究进展[J]. 现代纺织技术, 2012(5): 61-64.
[7] 肇研, 段跃新, 肖何. 上浆剂对碳纤维表面性能的影响[J]. 材料工程, 2007(增刊): 121-126.
[8] 欧阳新峰, 刘芳, 黄兴, 等. 上浆剂种类及含量对碳纤维表观性能的响[J]. 玻璃钢/复合材料, 2016(5): 68-73.
[9] 徐银宝. 碳纤维上浆剂[J]. 产业用纺织品, 1992(4): 18-20.
[10] 马刚峰, 徐泽夕, 常青, 等. 碳纤维上浆剂的开发和研究进展[J]. 现代纺织技术, 2012(5): 61-64.
[11] 代志双, 李敏, 石峰晖, 等. 碳纤维上浆剂的研究进展[J]. 航空制造技术, 2012(20): 95-99.
[12] 李阳, 温月芳, 杨永岗, 等. 环氧树脂上浆剂对PAN基碳纤维性能的影响[J]. 合成纤维工业, 2009, 32(2): 1-3.
[13] 马全胜, 李必, 孙志杰, 等. 固化阶段环氧树脂表面能及其极性变化的表征[J]. 复合材科学报, 2009, 26(5): 74-79.
[14] 周润培. 环氧乙烯基酯树脂的水解稳定性[J]. 纤维复合材料, 2002(3): 25-26.
[15] 马金瑞, 李敏, 张佐光. 典型碳纤维的表面能差异性研究[J]. 航空制造技术, 2014(11): 73-75.
[16] 张永刚, 王雪飞, 钱鑫. 聚丙烯腈基碳纤维用环氧树脂上浆剂的比较[J]. 合成纤维, 2011, 40(12): 6-9.
[17] 余奇平, 腾翠青, 余木火. 国内外碳纤维上浆剂研究现状[J]. 纤维复合材料, 1997(2): 50-54.