聚丙烯腈碳纤维用上浆剂(DOC)

聚丙烯腈碳纤维用上浆剂

上浆是碳纤维经表面处理后收绕成卷成为碳纤维成品前的最后一道工艺工序。上浆的主要作用是对碳纤维进行集束，类似黏合剂使碳纤维聚集在一起，改善工艺性能，便于加工，同时起到保护作用，减少碳纤维之间的摩擦，使其在后续收卷、包装、运输过程减少对纤维的损失。通过对碳纤维进行上浆处理，在碳纤维表面形成的聚合物层还可以起到类似偶联剂作用，改善碳纤维和树脂之间化学结合，提高复合材料的界面性能。碳纤维表面的聚合物还能改善炭纤维的浸润性能，便于树脂浸渍，减少复合材料的制备时间，提高复合材料的质量。碳纤维生产过程中不同上浆剂、上浆工艺对碳纤维力学性能、加工工艺性能和复合材料力学有着重要影响。

5.4.1 上浆剂种类

碳纤维上浆剂的品种很多，选择上浆剂需要综合考虑成膜性、对纤维的保护性能、环保性和成本等因素。在上浆剂研制生产时就需要考虑与最终增强基体树脂的相容性，为碳纤维在复合材料中发挥其高强高模特性提供基础准备。对于上浆剂主组分的选取，应根据相似相溶原理，选择与基体树脂材料类似的组分，比如环氧树脂基体选择环氧树脂系上浆剂，不饱和聚酯基体选择不饱和聚酯类上浆剂。表5.19为东丽公司碳纤维上浆剂与不同树脂相容性。

表5.19 东丽公司上浆剂类型与不同树脂的相容性

上浆剂类型相容树脂基体

1 环氧

3 环氧

4 环氧、酚醛、双马

5 通用：环氧、酚醛、聚酯、乙烯基酯

6 环氧

F 乙烯基酯、环氧

9 无上浆剂

目前工业及研究中所采用的上浆剂种类很多，通常为多官能型分子量较低的聚合物，包括含羧基或者醚键的化合物、含酰胺基或酯基的化合物、双酚类化合物、多氧化乙烯（多）苯基醚类化合物、多元醇-脂肪酸酯类、环氧树脂类以及其改性化合物、聚氨酯为主成分的改性物、聚酰亚胺及其改性化合物等。在最近的研究中，为了进一步改进碳纤维在复合材料制备过程的加工工艺性，研究人员尝试了微颗粒改性，如在常规上浆剂中加入硅酸铝、石墨、、云母、氧化铝、陶瓷等微颗粒，或者采用如碳纳米管、石墨烯、纳米二氧化硅等进行改性，获得了一定的改性效果。

在碳纤维生产工艺中，预氧化、碳化及表面处理等工艺过程世界各国的各个生产厂家差异不大, 在某种意义上，上浆剂是各个公司的技术特色。碳纤维生产厂家除了在聚丙烯腈原丝制备生产方面实行严格的技术保密外，上浆剂的配方极也成为各个厂家技术保密的重点。日本东丽公司在碳纤维行业的世界领先地位，与其根据碳纤维性能特点和应用领域特点所研发的系列特色上浆剂密不可分。

5.4.2 上浆剂的制备

碳纤维用上浆剂根据工艺实施角度可以分为溶剂型和乳液型两类。溶液型上浆剂是利用丙酮等易挥发型有机溶剂将聚氨酯、环氧树脂等有机高分子配制成一定浓度的溶液，通过溶剂的挥发干燥达到快速上浆的目的[11]。碳纤维生产中采用溶液型上浆剂具有工艺简单、控制容易、上浆均匀等优点，但由于有机溶剂易挥发性，对环境影响较大，对生产车间的防火防爆要求较高，同时由于溶剂挥发会使得树脂残留在导辊上，容易造成纤维粘附，影响碳纤维生产的同时，也会损伤纤维。溶液型上浆剂在碳纤维的大规模生产中很少使用。

乳液型上浆剂是利用乳化剂将有机高分子树脂形成水基乳液，该上浆剂可以根据需要添加或者不加交联剂。乳液型上浆剂以水作为树脂载体，具有环境影响小，上浆过程中其浓度控制容易，上浆量稳定可控的特点，适合于碳纤维大规模生产使用，但对其后续的烘干工艺要求较高。乳液型上浆剂在使用前需要专业设备进行乳化，在乳化过程中需要控制乳液的固含量、粒径大小和分布，对操作人员专业技术要求较高。乳液型上浆剂由于使用了具有亲水性的乳化剂，而乳化剂无法在上浆过程中分离去除，因此对复合材料的耐湿热性能有一定不利影响。

评价乳液型上浆剂的主要参数有固含量、粒径大小和分布、体系粘度、Zeta电位、表面张力等，其中乳液的粒径大小和分布对乳液稳定性具有决定作用。具有相同配比和平均粒径的上浆乳液, 可能会由于乳液粒径分布的差异而表现出截然不同的性质。乳液的粒径大小及其分布, 在一定程度上决定了上浆乳液的稳定性和化学反应性。配制形成的乳液粒径可以通过所形成的乳液颜色进行判断，一般来说，粒径在2.5μm以下的乳液呈现出泛蓝的透明液体。碳纤维上浆剂乳液的粒径一般在1-10μm之间, 普遍在2.5μm左右, 使得上浆过程稳定，不容易破乳。乳液粒径越小，乳液的稳定性越好，上浆均匀性也越好，但对乳化工艺要求也越高。乳液粒径太大，会影响乳液的稳定性，并且由于粒子不容易渗透到丝束之间，影响上浆的均匀性。表征乳液稳定性可以采用Zeta电位法或者离心沉淀法，其中乳液的Zeta电位可采用电泳仪进行测定，Zeta电位越高，其乳液越稳定。而离心沉淀法是将乳液在一定离心转速下进行离心分离，分离出的沉淀越少，稳定性越好。表5.20—5.23分别为乳化剂、溶剂、搅拌速

度和乳化温度对所制备乳液稳定性的影响。

表5.20 乳化剂用量对上浆乳液稳定性的影响

表5.21 乳化温度对上浆乳液稳定性的影响

表5.22 搅拌速度对上浆乳液稳定性的影响

表5.23 溶剂对上浆乳液稳定性的影响

5.4.3 上浆工艺

碳纤维生产中的上浆一般采用浸渍进行，将上浆溶液或者乳液放置与上浆槽中，通过浸渍长度控制上浆时间，并利用压辊压力调整上浆量；也可以采用旋转辊筒法将上浆剂与丝束进行接触，达到上浆的目的。上浆剂附着在纤维表面后，通常采用热空气进行干燥，去除其中的溶剂或者水份。上浆剂浓度决定了碳纤维中的上浆量，而上浆剂的粒径大小及分布、浸渍时间、纤维张力、纤维本身表面结构也会影响上浆量。表5.24为上浆剂浓度对上浆量的影响。浓度越高，上浆量也越大。有研究表明，对于一定的碳纤维及其上浆装置，上浆量只与上浆剂的浓度有关，上浆量与上浆剂浓度成正比。上浆剂浓度的控制对于碳纤维上浆至关重要。

表5.24上浆剂浓度对上浆量的影响

上浆剂浓度% 上浆量%

0.5 1.53

0.4 1.41

0.3 1.37

0.2 1.29

0.1 1.27

经过上浆后，碳纤维表面沟槽由于上浆树脂的填充而变浅。上浆量越大，对纤维沟槽的填充

越多，纤维表面越光滑。图5.47为不同上浆量碳纤维的AFM图，可以看出当上浆量在1.67%时，纤维表面沟槽基本被树脂所覆盖，基本看不出沟槽结构。

0.71% 1.32% 1.67%

图5.47 不同上浆量碳纤维AFM图

上浆量应根据碳纤维用途进行调整，通常对于热熔法或粉末法制备预浸料的碳纤维，为了便于树脂浸透纤维，要求上浆量较低；采用溶液法制备预浸料时，由于溶剂作用树脂较容易进入纤维丝束间，可适当提高上浆量；对于编织用碳纤维，由于对工艺过程纤维受到的摩擦较大，要求的上浆量一般超过1%。

5.4.4 上浆处理对碳纤维及其复合材料性能的影响

5.4.4.1 上浆对碳纤维力学性能的影响

碳纤维经过上浆处理后，碳纤维表面涂覆了一层具有柔性特性的高分子材料，纤维表面得到上浆树脂的修饰，上浆层填埋了纤维表面的孔隙, 纹理沟槽变浅，当碳纤维受到外力作用时, 缺陷处的上浆层可以起到一定的分散外应力、抑制内应力集中的作用，因此通常经过上浆处理后碳纤维的抗拉强度有一定提高。图5.48为碳纤维经过不同上浆处理后拉伸强度和的变，可以看出经过上浆处理后，碳纤维的拉伸强度都有一定提高，Weibull参数m增大，强度的分散性减小。

图5.48 碳纤维单丝拉伸强度及Weibull参数

( a)未上浆；( b)环氧树脂乳液上浆；( c-f)上浆, 纳米SiO2: 环氧树脂(质量比) = 0.5~3: 100

5.4.4.2 碳纤维的使用工艺性

碳纤维的使用工艺性没有直接的量化指标，其中上浆量对其使用工艺性有重要影响。通常上浆量越大，其使用工艺性越好，也就是说在编织、缠绕、穿刺等工艺过程发生毛丝、断头较少。表5.25为上浆量与碳纤维使用工艺性能的的关系。上浆量过多，会影响树脂浸透性，并由于上浆厚度较大，无法有效形成梯度性能的界面层，从而影响复合材料的界面性能。综合考虑使用工艺性能和复合材料的性能，通常上浆量应该在1.0%左右较为合适。

表5.25上浆量对碳纤维使用工艺性能的影响

上浆量/% 毛丝状况断丝/次/Km 树脂浸透性

0.1 ×28 √

0.3 √ 3 √

0.5 √ 1 √

1.0 √√√

2.0 √ 1 ⊕

3.0 √√×

4.0 √√×

注：√为合格；⊕为有一定问题；×为不合格

碳纤维本身由于为脆性材料，通常耐摩性较差，这也直接影响了其使用过程的工艺性能，表现为在编织、缠绕、穿刺等工艺过程纤维发生毛丝、断头等现象，影响纤维后续加工的顺利进行，也影响最终复合材料的性能。由于在纤维编织、缠绕、穿刺过程中，纤维之间、纤维与设备之间不可避免地存在相互摩擦，因此耐摩性能与其加工工艺性能有较好的关联性。碳纤维的耐摩性能测试目前并没有统一的方法，也没有国家标准。图5.49为碳纤维耐摩性能测试装置的示意图，在一定力作用下，将纤维在不锈钢辊表面进行反复摩擦，考察纤维断丝时的摩擦次数，作为耐摩性的量化指标。该装置可以较为有效地考察不同碳纤维的耐摩擦性能。表5.26为应用此装置对不同上浆剂上浆后纤维的耐摩性能，可以看出经过上浆后纤维的耐摩次数显著增加。

图5.49 碳纤维耐摩性测试装置示意图

表5.26上浆剂对碳纤维耐磨性能和IFSS的影响

上浆剂耐磨次数/次IFSS/MPa

未上浆57 63.00

KD-213树脂456 80.74

YD+128树脂716 77.67

复合环氧树脂608 73.84

改性环氧树脂1887 87.26

上浆树脂的分子量也是影响碳纤维使用工艺性能的一个重要影响因素。通过考察三种不同分子量环氧上浆剂上浆后碳纤维的使用工艺性能，发现中等分子量和小分子量的上浆剂能够较好地改善碳纤维表面的光滑度和纤维的集束性，而大分子量上浆剂由于不能在碳纤维表面很好的铺展，上浆后的碳纤维存在上浆剂团聚现象，其集束效果也不理想。碳纤维的柔顺性是保证其较好的商业价值和使用价值必要指标。上浆剂分子量对碳纤维的柔顺性有一定的影响，只有适当分子量的上浆剂才能较好的改善碳纤维的柔顺性。小分子量的上浆剂上浆后的碳纤维柔顺性较好，中分子量和高分子量的则较差。碳纤维的开纤性是保证其能够正常使用必要条件，若碳纤维丝束的开纤性较差，则在使用过程中，不能较好的被树脂体系润湿，进而影响制备的复合材料性能，同时影响了后续的加工工艺。上浆剂分子量较小也有利于碳纤维的开纤性能。因此总体来说，作为碳纤维上浆用树脂，其分子量一般不能太高。

5.4.4.3 复合材料的界面性能

碳纤维要发挥其优异性能，必须与树脂等基体材料复合制备成复合材料才能得到实际应用。复合材料通常由增强相、基体相和界面相组成。复合材料的性能除了与增强体和基体材料性能密切相关外，界面相对复合材料的性能也有着重要影响。所谓复合材料界面相是指具有梯度物理性能、厚度为几十至几百纳米存在于树脂和基体界面之间的有限区域。改善界面区性能的一种有效方法就是对增强纤维材料进行上浆处理。经过上浆后，碳纤维的界面剪切强度均可以有不同程度的提高。表5.27为不同碳纤维/石墨纤维经过不同上浆后的界面剪切强度。

表5.27 碳纤维表面上浆剂对复合材料性能的影响

碳纤维上浆剂层间剪切强度/MPa 集束性

高模碳纤维聚乙烯醇/环氧树脂24.0 良好

石墨纤维环氧树脂24.6 -

聚氯乙烯/环氧树脂42.9 -

硬质聚氨酯41.5 - 高强碳纤维聚乙烯醇/环氧树脂74.0 良好

石墨粉/环氧树脂10：100 85.0 良好

碳纤维末/环氧树脂10：100 93.0 良好

铝粉/环氧树脂10：100 95.0 良好

对于复合材料增强用碳纤维，需要有合适的上浆量。上浆量过多过少都影响其层间剪切强度的提高，进而影响复合材料性能。表5.28为上浆量与复合材料对层间剪切强度和弯曲强

度的影响。合适的上浆量可以在一定程度改善纤维与树脂基体的界面层，从而提高复合材料的层间剪切强度和弯曲强度。上浆剂的分子量也对碳纤维层间剪切强度有一定影响，通常较小的分子量有利于复合材料层间剪切强度的提高（表5.29）。在实际应用中，通常可以通过将几种不同分子量的上浆剂混合使用来改善其综合性能。

采用热塑性树脂作为碳纤维的上浆剂可以有效提高复合材料的耐久性和使用寿命。有报道比较了热固性环氧上浆剂和热塑性聚乙烯吡咯酮上浆剂上浆的碳纤维复合材料的疲劳寿命和压缩强度，发现后者的疲劳寿命增加了100倍以上，压缩强度增加了50%。

5.4.4.4 复合材料的湿热性能

尽管碳纤维复合材料具有优良的耐老化性能，但它在一定的温度、湿度、紫外光等条件下也会发生老化使其力学性能降低，其中湿热老化是树脂基复合材料的主要老化失效形式。湿热环境容易导致的碳纤维/环氧复合材料内部吸湿引起复合材料自身微结构变化，造成碳纤维与环氧树脂间的脱黏，从而使复合材料的承载能力大幅降低。采用乳液型上浆剂上浆后，由于其中的乳化剂具有亲水性，因此对复合材料的湿热老化性能影响更为明显。

图5.50为五种不同上浆剂上浆后的国产碳纤维的湿热条件下其层间剪切强度和弯曲强度的保持率及其与日本东丽T300碳纤维的对比。对于不同上浆剂的国产碳纤维复合材料，在相同温度环境下湿态试样相比于自然干态试样的层间剪切强度低很多，在150℃环境温度下，湿态试样层间剪切强度保持率低于35％，A／QY8911复合材料层间剪切强度保持率下降尤为明显，低于20％。对于T300／QY8911复合材料试样，在湿热环境下层问剪切强度的保持率明显下降，但受湿热环境的影响比不同上浆剂的国产碳纤维复合材料要小的多复合材料的弯曲强度受湿热的影响非常显著，尤其对热更为敏感。在150℃测试温度下，国产碳纤维湿态试样的弯曲强度保持率都低于50％，A／QY8911复合材料弯曲强度保持率甚至低于30％。对于T300／QY8911复合材料试样，虽然在高温环境下湿态试样相对于自然干态试样弯曲强度有所

下降，但其弯曲强度保持率都比不同上浆剂的国产碳纤维复合材料试样要高。

图5.50 不同上浆剂上浆后碳纤维复合材料的耐湿热性能国产和东丽T300碳纤维在耐湿热老化性能方面的差异主要就是由于上浆剂性能的差异造成的，因此在国产碳纤维的研究方面，不仅要关注碳纤维本身性能的提高和稳定，同时也需要加强先进上浆剂的研究和开发。在新型上浆剂开发方面，通过对上浆树脂的改性，使其具备自乳化性能，从而避免乳化剂的使用是一个重要方向。

(完整word版)聚丙烯腈碳纤维用上浆剂汇总

聚丙烯腈碳纤维用上浆剂 上浆是碳纤维经表面处理后收绕成卷成为碳纤维成品前的最后一道工艺工序。上浆的主要作用是对碳纤维进行集束，类似黏合剂使碳纤维聚集在一起，改善工艺性能，便于加工，同时起到保护作用，减少碳纤维之间的摩擦，使其在后续收卷、包装、运输过程减少对纤维的损失。通过对碳纤维进行上浆处理，在碳纤维表面形成的聚合物层还可以起到类似偶联剂作用，改善碳纤维和树脂之间化学结合，提高复合材料的界面性能。碳纤维表面的聚合物还能改善炭纤维的浸润性能，便于树脂浸渍，减少复合材料的制备时间，提高复合材料的质量。碳纤维生产过程中不同上浆剂、上浆工艺对碳纤维力学性能、加工工艺性能和复合材料力学有着重要影响。 5.4.1 上浆剂种类 碳纤维上浆剂的品种很多，选择上浆剂需要综合考虑成膜性、对纤维的保护性能、环保性和成本等因素。在上浆剂研制生产时就需要考虑与最终增强基体树脂的相容性，为碳纤维在复合材料中发挥其高强高模特性提供基础准备。对于上浆剂主组分的选取，应根据相似相溶原理，选择与基体树脂材料类似的组分，比如环氧树脂基体选择环氧树脂系上浆剂，不饱和聚酯基体选择不饱和聚酯类上浆剂。表5.19为东丽公司碳纤维上浆剂与不同树脂相容性。 表5.19 东丽公司上浆剂类型与不同树脂的相容性 上浆剂类型相容树脂基体 1 环氧 3 环氧 4 环氧、酚醛、双马 5 通用：环氧、酚醛、聚酯、乙烯基酯 6 环氧 F 乙烯基酯、环氧 9 无上浆剂 目前工业及研究中所采用的上浆剂种类很多，通常为多官能型分子量较低的聚合物，包括含羧基或者醚键的化合物、含酰胺基或酯基的化合物、双酚类化合物、多氧化乙烯（多）苯基醚类化合物、多元醇-脂肪酸酯类、环氧树脂类以及其改性化合物、聚氨酯为主成分的改性物、聚酰亚胺及其改性化合物等。在最近的研究中，为了进一步改进碳纤维在复合材料制备过程的加工工艺性，研究人员尝试了微颗粒改性，如在常规上浆剂中加入硅酸铝、石墨、、云母、氧化铝、陶瓷等微颗粒，或者采用如碳纳米管、石墨烯、纳米二氧化硅等进行改性，获得了一定的改性效果。

淀粉糊化性能的研究进展1

科研见习论文 题目淀粉糊化性能的研究进展 学生姓名高小飞学号1112034019 所在院(系) 生物科学与工程学院 专业班级食品质量与安全1101 指导教师张志健 2013 年 5月25日

淀粉糊化性能的研究进展 高小飞 （陕理工生物科学与工程学院食品质量与安全专业1101班，陕西汉中 723000） 指导教师：张志健 [摘要]：淀粉是天然光合成，微小颗粒存在，不溶于水，一般难被酶解。这种颗粒的直接应用很少，一般是利用其糊化性质，在水的存在下加热，使颗粒吸水膨胀，形成水溶粘稠的糊，应用所得的淀粉糊。淀粉的糊化性质和淀粉糊的性质关系应用，至为重要。淀粉糊在食品工业具有重要应用价值，淀粉糊性质直接影响食品品质。该文介绍淀粉糊化特性和糊化方式糊化性能的研究进展，详述淀粉糊化方式和糊化性能研究发展方向，为淀粉糊在食品工业广泛应用奠定基础。 [关键词]：淀粉；糊化；糊化性能；研究进展 RESEARCH PROGRESS OF STARCH PASTING PROPERTIES GaoXiaofei （Grade11,Class1101,MajorFood quality and safety，Biological science and engineering Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi） Tutor: ZhangZhijian Abstract：Starch is a natural photosynthesis, the existence of small particles, insoluble in water, general difficult by enzymatic hydrolysis. The particles of rarely used directly, general is to use its pasting properties, under the presence of water heating, make particles swell, formation water soluble sticky paste, application of the proceeds of the starch paste. Starch pasting properties and application properties of the starch paste relationship, is important. Starch paste has important application value in the food industry, starch pasting properties directly affect the quality of food. This paper gelatinization characteristics and gelatinization of starch pasting properties of the research progress of detail the way of starch gelatinization and pasting properties research development direction, so as to lay a good foundation for starch paste is widely used in food industry. Key words：starch; gelatinization; Pasting properties ；research advances 0 前言：淀粉是人体热量的主要来源，它是由葡萄糖组成的天然高分子碳水化合物。淀粉糊化后糖化酶才能更好地对其作用，将其转化成可发酵性糖，被人体吸收消化[1]。淀粉糊化还扩大了淀粉的应用范围。例如淀粉在工业中应用时，无论是作为食品的增稠剂，纺织品的上浆剂、纸的施胶剂，都需要将淀粉在水中加热使之糊化后使用，因此糊化是淀粉应用中的一个常见而重要的处理过程。 1 淀粉糊化的定义

纱线上浆剂

经纱上浆剂配方 配方1 纺织浆料粉 膨化玉米淀粉 0．85份、三聚磷酸钠 0．05份、氧化聚乙烯蜡 0．08份 苯甲酸钠 0．02份 描述按配比混合均匀后过筛，包装即得成品。使用时取纺织浆料粉1kg，加入20kg冷水，搅拌均匀即可使用，用法同一般的纺织浆料。该纺织浆料的特点是用其浆出的线软硬合适，手感好，断线率明显减少。 配方2 合成纤维纱线、线束的润滑和上胶浆 A相混合物 C6～16烷基苯基聚乙二醇醚磷酸酯 l 75% A相混合物甲基环氧乙烷一环氧乙烷共聚物(相对分子质量1 100) 10 75% B相混合磺化橄榄油 20 25% B相混合蓖麻油聚氧乙烯(4)醚 20 25% B相混合羟乙胺／蓖麻醇酸缩聚物 60 25% 描述上述物料的8％水乳化液用于聚丙烯线束的上胶，能使聚丙烯纤维在拉伸、纺织和捻线时高度黏合。 配方3 纺织品的复合上浆剂 聚乙烯醇(皂化度98．8％) 300g 玉米淀粉 200g 氢氧化钠水溶液(30％) 130g 丙烯酰胺水溶液(50％) 426g 聚乙二醇 5g 描述将前两组分混合后，添加氢氧化钠水溶液在40℃反应1h，再添加丙烯酰胺水溶液和聚乙二醇，在40℃反应6h，即可得到低胶化温度和良好相容性，的改性聚乙烯醇复合上浆剂。含有8％上述上浆剂的上浆液，60℃用于棉纱上浆，黏着力、浆纱毛羽均符合要求，在25℃和相对湿度65％时，伸长率为5．9％。 配方4 醋酸丝无捻整理上浆 聚丙烯酸酯 2％～2．5％骨胶 2．5％～3％ 聚乙烯醇 2％～2．5％渗透剂适量 抗静电剂适量浆料黏度 73～80s 描述用山东昌邑纺机厂的GD301浆丝机，使醋酸丝先进烘房，烘至六至七成千，浆膜基本形成再上K144三锡林浆丝机。用浸、挤浆联合上浆方式。上浆车速要适当，浆温以55～60℃为宜，烘房温度在80℃左右，烘筒表面温度为一高一低，最低温度不低于45℃，最高温度不超过 80℃(冬夏不同)。在上浆过程中必须控制伸长率，若过大则强力降低、增加织造中的起毛和断头；若过小则会使经丝之间相互翻滚造成滚绞。常州锦华绸厂采用上述工艺技术后，好轴率达到99％，使织造能顺利进行。 配方5 纺织浆料 聚乙烯醇(PVAl7?99) 50kg TB-225酸变性淀粉 40kg 固体聚丙烯酸酯浆料(25％) 6．25kg 油脂 5kg 2?萘酚 0．5kg 氢氧化钠 0．6kg 描述该浆料具有良好的黏度及热稳定性，成膜性好，对纯棉或涤棉纱线比一般的聚丙烯酸盐浆料有更好的黏着性能，浆纱毛羽少，纱线滑爽，提高了浆纱质量，经纱断头率分别下降了19％和36％，织机效果也有较明显的提高。 配方6 浆纱平滑配方 涤／棉细布涤／粘单纱平纹呢聚乙烯醇 50kg 50kg 玉米淀粉 20kg 20kg DDF 1kg 1kg 浆纱平滑剂SPT?90 2．5kg 3．0kg 2?萘酚 0．04kg ?? 水调节黏度至15?16s 调节黏度至15?16s 描述上述处方能明显提高上浆质量，特别是对那些难于织造的高增值品种。经处理后，浆纱手感滑爽，有弹性，毛羽减少，开口清晰，断头显著减少，织造效率提高，成本较低。

环保型浆料及糊料的发展现状

张 维，刘伟伟 （河北科技大学，河北石家庄050018） 摘要：从环保角度出发,总结纺织浆料的发展现状,通过分析淀粉(变性淀粉)、 PVA 和丙烯酸类等浆料的性质,比较了几种环保浆料的上浆性能指标和实际应用效果.简单介绍了无机纳米浆料、天然植物胶浆料等绿色环保型浆料的性能、存在问题以及发展趋势.阐述了目前有研究价值并可取代海藻酸钠的瓜尔豆胶印花糊料、PA-CMS 印花糊料、膨润土印花糊料、合成糊料C 的现状及需要进一步解决的问题.综合浆料和糊料的研究及应用现状,提出了今后绿色环保将是印染浆料和糊料的必然趋势. 关键词：环保浆料;糊料;性能;存在问题;评价中图分类号:TQ340.47 文献标识码:A 文章编号:1004－0439(2010)06－0006－04 环保型浆料及糊料的发展现状 Development status of environmental protective sizing agents and pastes ZHANG Wei,LIU Wei -wei （Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang 050018,China ） Abstract ：On the basis of environmental protection,the development status of textile sizing agents was summarized.The sizing properties of several environmentally friendly pulp and practical application results were compared through analyzing the nature of starch (modified starch),PVA,acrylic slurry etc.The nature,problems and development trends of inorganic nano-slurry,natural plant gum paste and other environment-friendly perfor －mance of slurry were briefly introduced.In addition,the study status and problems to be solved of four printing pastes which might institute for sodium alginate were also introduced,including guar offset flower paste,PA-CMS printing paste,printing paste of bentonite,synthetic paste C.Considering the study and application status of sizing agents and pastes,in the future green environmental protection will be the trend of printing and dyeing siz －ing agents and pastes. Key words ：environmental protection-sizing agent;pastes;property;problems;evaluation 收稿日期：2009-04-01 作者简介：张维(1984-),女,河北廊坊人,在读硕士研究生,研究方向:纺织染整助剂的研究. 纺织浆料可分为变性淀粉类、聚乙烯醇(PVA)和丙烯酸类等,在国内外市场上占据了重要位置,特别是 淀粉浆料已占浆料总用量的70%左右.在国际市场上,PVA 与丙烯酸类浆料的使用量相近,而国内PVA 浆料的使用量却是丙烯酸类浆料的2倍左右.PVA 属于难生物降解的有机物,对环境污染较严重.[1]我国PVA 浆料使用量较大,给环境造成污染,也影响了我国纺织品的出口.近年来,国内开展了用绿色浆料替代PVA 的研究.绿色浆料是指符合环境保护要求的浆料,除满足经纱上浆工艺的功能要求外,还要满足在上浆过程中对水和空气的污染最少、退浆废水污染低、易生物降 解、浆料残留在纺织品上的有害物质符合规定要求.[2] 经过纺织印染行业科研人员的不断努力以及对环保型材料和生产的要求,本文对较有发展潜力的绿色浆料和糊料进行了综述. 1 环保型纺织浆料的研究进展 1.1 利用已有浆料改性替代PVA 目前利用已有的可生物降解原料来制备绿色浆 料,如使用变性淀粉、丙烯酸酯和聚酯等,实现部分或全部替代PVA,是广大科研人员探索浆料绿色化的主要途径. 印染助剂 TEXTILE AUXILIARIES Vol．27No．6Jun ．2010 第27卷第6期2010年6月

碳纤维表面改性研究进展(1).pdf

２０１５年３月化学研究１１１第２６卷第２期 CHEM ICAL RESEARCH http ：／／hxya cbpt． cnki． net． 碳纤维表面改性研究进展 刘保英１，２，王孝军３，杨杰１，３倡，丁涛２倡（１．四川大学高分子科学与工程学院，四川成都６１００６５；２．河南大学化学化工学院，河南开封４７５０ ０４；３．四川大学分析测试中心，四川成都６１００６４） 摘要：碳纤维因其优异的综合性能常被用作树脂基体的增强材料．然而由于碳纤维与树脂基体之间的界面结合性能较差，其增强的复合材料的力学性能往往与理论值相差甚远，因此必须对碳纤维进行表面改性，以提高其与聚合物基体的界面粘结性能．本文作者综述了国内外关于碳纤维表面改性技术的研究进展，概述了涂层法、氧化法、高能辐射法等改性方法对碳纤维增强复合材料界面强度的改性效果． 关键词：碳纤维；表面改性；研究进展 中图分类号：O６４文献标志码：A文章编号：１００８－１０１１（２０１５）０２－０１１１－１０Research progress of surface modification of carbon fiber LIU Baoying１,２ , WANG Xiaojun３ , YANG Jie１,３倡 , DING Tao２倡 ( １ . Colle ge o f Poly mer Science & Engineering , Sichuan Universit y , Cheng du ６１００６５ , Sichuan , China ; ２ . Colle ge o f Che m istr y and Che m ical Engineering , H enan University , K ai f eng ４７５００４ , H enan , China ; ３ . A naly tical & Testing Center , Sichuan University , Cheng du ６１００６４ , Sichuan , China) Abstract : Carbon fiber （CF） has been widely used as a reinforcement of polymer composite due to its excellent comprehensive performance ．However ，the strength of CF reinforced resin ma‐ trix composite is always much lower than the theoretically predicted value due to smooth sur ‐face and chemical inertness of carbon fiber w hich lead to a poor interface between CF and res ‐ ins ．Thus ，the research on surface modification of carbon fiber is very important in the compos ‐ ites applications ．This article presents an overview of some surface modification methods of CF ，such as coating method ，oxidation process and high‐energy radiation treatment ，and intro‐ duces the modified effect of each method on the interfacial strength of carbon fiber reinforced polymer composite ． Keywords ：carbon fiber ；surface modification ；research progress 碳纤维（CF）以其高比强度、高比模量、小的线膨胀系数、低密度、耐高温、抗腐蚀、优异的热及电传导性等特点，被称为新材料之王，常用作高性能树脂基复合材料的增强材料，广泛应用于飞机制造、国防军工、汽车、医疗器械、体育器材等方面［１－２］．工业化 收稿日期：２０１４－０９－１５． 基金项目：河南省教育厅科学技术研究重点项目（１４A４３００４２）．作者简介：刘保英（１９８６－），女，讲师，研究方向为聚合物基复合材料改性研究倡通讯联系人 E mail ppsf scu edu cn ．，‐ ：＠．．，dingtao ＠ henu edu． cn．．生产的碳纤维按前驱体原料的不同可以分为：聚丙烯腈基（PAN‐based）、黏胶基、沥青基碳纤维和气相生长碳纤维［２－６］．与另外３种碳纤维相比，PAN基 碳纤维生产工艺简单，产品力学性能优异，产量约占全球碳纤维总产量的９０％以上［５］．自１９６２年问世以来，PAN基碳纤维取得了长足的发展，成为碳纤维工业生产的主流［７］． 由于碳纤维原丝表面由大量惰性石墨微晶堆砌而成，所以原丝表面呈非极性［８－９］，表面能小，与树脂基体的浸润性差，界面结合性能差．此外，高性能 DOI ：１０１４００２／．j hxya．２０１５．０２．００１．｜化学研究，２０１５，２６（２）：１１１－１２０

阳离子乳液聚合及其应用研究进展

阳离子乳液聚合及其应用研究进展 化工与材料学院 材化081—18 程如清

阳离子乳液聚合及其应用研究进展 程如清 （大连工业大学化工与材料学院，辽宁大连 116034） 摘要：本文简单的介绍几种比较主流的阳离子乳液的聚合方法，并且介绍了阳离子聚合物乳液在 造纸工业和纺织工业以及在建筑业的应用，并对阳离子聚合物乳液在生活生产中应用和发展作了 展望。 关键词：阳离子乳液聚合阳离子聚合物乳液应用研究进展 1. 引言 阳离子聚合物乳液对正负电荷具有良好的平衡性能, 用于纸张上浆剂[1, 2]、粘合剂[3,4]以及染印、钻井、化妆品、生物医学等领域[5- 7]。阳离子聚合物乳液的基本特征是乳胶粒表面或聚合物本身带正电荷,早在60 年代阳离子乳液就引起人们的关注, 目前已有很多人从事这方面的研究, 在理论和应用方面取得了显著的成果。要赋予乳胶粒或聚合物正电荷, 可以根据需要采用不同的聚合方法。 2. 阳离子聚合物乳液的制备方法 2.1 常规乳液聚合法 用乙烯基单体、阳离子型乳化剂或高分子乳化剂, 在自由基引发剂或阳离子型引发剂作用下, 按常规乳液聚合法可以合成阳离子乳液。如sheetz[8]用十二烷基氯化铵作乳化剂, 在H2O 2- F3+e , pH= 2 中制得了稳定的阳离子聚合物乳液; Sarota 等[9]用十二烷基吡啶氯化铵作乳化剂, 加入少量的甲基丙烯酸二甲胺基乙酯, 合成了稳定性良好的PSt 阳离子胶乳; 李效玉等[10]研究了利用不同的表面活性剂如聚乙烯醇,N ,N - 二甲基,N - 十二烷基,N - 苄基氯化铵,N - 甲基,N - 十六烷基吗啉硫酸甲酯季铵盐(CMM ) 等对合成的阳离子乳液的稳定性、聚合转化率的影响, 结果发现: CMM 作乳化剂, 聚合转化率最高, 乳液的稳定性最好。 2.2 转换法 转换法是用阳离子型表面活性剂或两性、非离子型表面活性剂对某些阴离子胶乳进行转换而制备阳离子胶乳。如Heinz 等[11]采用两性表面活性剂和阳离子表面活性剂对阴离子聚苯乙烯、丁二烯胶乳进行转换, 得到了阳离子胶乳;B low [12,13]在研究天然胶乳与阴离子合成胶乳时, 考察了阳离子表面活性剂对胶乳稳定性和胶粒表面电荷的影响, 发现加入阳离子乳化剂使胶乳的稳定性降低, 但是在搅拌下把稀胶乳加到过量的阳离子表面活化剂中, 非常成功地转换成阳离子胶乳; 恩知钢太郎[14]采用烷基取代胺与环氧乙烷的加成物为阳离子乳化剂, 对用转换法生产阳离子丁苯胶乳进行系统研究, 所用的乳化剂除具有同阴离子乳化剂混溶性好的特点外, 还可与胶乳微粒进行交联, 在该转换中, 乳化剂用量占胶乳中聚合物的3- 5% (重量) , 并且边搅拌边向阴离子胶乳(pH 为9- 12) 中定量加入浓度为30% 的阳离子表面活性剂, 然后将pH 值调到8 以下, 从而完成转换过程。 2.3 微乳液聚合法 微乳液聚合法是一种特殊的乳液聚合法, 合成的聚合物具有分子量分布窄、胶乳粒径小等特点, 通常利用可交联的功能单体作共聚单体, 以防止粘度增加

碳纤维表面处理

学院：材料科学与工程学院 研究方向：炭纤维及复合材料题目：炭纤维表面处理研究进展

炭纤维表面处理研究进展 摘要：本文简单介绍了炭纤维的表面性质，比如比表面积、粗糙度、表面化学结构、表面的润湿性，并针对国内外对炭纤维进行表面处理的气相氧化法、液相氧化法、电化学氧化法等方法进行论述，以及SEM、TMA、ILSS、XPS等表征手段进行分析，由于界面表征手段的多样性，和界面作为另一新相的特点，对未来研究工作的研究重点进行论述。 关键词：炭纤维；表面处理；表征方法；复合材料 1. 前言 ℃） —1400℃） 2000—3000℃）上图为制取沥青基炭纤维的整个过程，但是炭纤维一般很少直接

应用，大多是经过深加工制成中间产物或复合材料使用，由于在高温惰性气体中炭化处理，随着非碳元素的逸走和碳的富集，使其表面活性降低，表面张力降低，与基体的润湿性变差。此外，为了提高炭纤维的拉伸强度应尽可能的减少表面缺陷，因此比表面积也较小，一般不超过1㎡/g。这样平滑的表面与基体的锚定效应也较差，导致复合材料的层间剪切强度的降低，达不到实用设计的要求，为使炭纤维表面由增液性变为亲液性，就要对炭纤维表面处理使它的ILSS由55—70MPa提高到90MPa或95MPa，因此对炭纤维进行表面处理是使炭纤维用于实际投入市场的关键步骤，使性能达到实用和设计的要求。石墨纤维更需要表面处理。 2 炭纤维的表面性质 2.1 炭纤维的比表面积和表面粗糙度 对于高性能炭纤维，比表面积一般在1㎡/g以下，活性比表面积更小。经过表面处理后，活性表面积显著提高，炭纤维几乎提高2倍，ILSS也随之提高很多 2.2 炭纤维的表面化学结构 炭纤维表面不仅有焦油污染物而且含活性基团较少，表现出憎液性，表面处理时，不仅氧化刻蚀除去表面沉积物，而且进行表面氧化而引入含氧基团，呈现亲液性，化学反应历程如下:由C-H氧化成羟基进而成羰基最后氧化成羧基。处理后引入含氧官能团，表面含氧量显著增加，对水的润湿性大幅度提高，最终导致复合材料ILSS的显著提高。

羧甲基纤维素钠的应用进展[1]

羧甲基纤维素钠的应用进展 牛生洋,郝峰鸽　(河南科技学院,河南新乡453003) 摘要　羧甲基纤维素钠是一种应用广泛的工业产品。概述了其结构特性,并综述了其在食品、医药等行业的应用进展。关键词　羧甲基纤维素钠;结构特性;食品应用中图分类号　T Q047.1 文献标识码　A 文章编号　0517-6611(2006)15-3574-02 羧甲基纤维素钠(carb oxymethylcellulose ,C MC ),由德国于 1918年首先制得,并于1921年获准专利而见诸于世。此后 便在欧洲实现商业化生产。当时只为粗产品,用作胶体和粘结剂。1936～1941年,羧甲基纤维素钠的工业应用研究相当活跃,发明了几个相当有启发性的专利。第二次世界大战期间,德国将羧甲基纤维素钠用于合成洗涤剂。H ercules 公司于1943年为美国首次制成羧甲基纤维素钠,并于1946年生产精制的羧甲基纤维素钠产品,该产品被认可为安全的食品添加剂。 为了解决原料来源之不足,近5年来我国一些科研单位与企业共同合作,综合利用稻草、地脚棉(废棉)、豆腐渣等试制生产C MC 获得成功,生产成本大大下降,这样为C MC 工业生产开辟了一条新的原料来源途径[1]。C MC 因具有优良的水溶性与成膜性等特性,广泛应用于石油、地质、日化、轻工、食品、医药等工业中,被誉为“工业的味精”。1989年4月化 工部将C MC 列为“新领域精细化工‘八五’规划产品”[2]。 目前,C MC 的研究与开发,主要着重现有生产技术的改造与工艺的革新,以及独特性能的C MC 新产品的合成。 1　CMC 的结构特性 羧甲基纤维素是一种水溶性纤维素醚,通常具有实用价值是它的钠盐。所以通常C MC 就指羧甲基纤维素钠。它的基本水分子结构见图1 。 图1　羧甲基纤维素钠水分子结构 C MC 通常是由天然纤维素与苛性碱及一氯醋酸反应后 制得的一种阴离子型高分子化合物,分子量6400(±1000)。主要的副产物是氯化钠及乙醇酸钠。C MC 属于天然纤维素改性。目前联合国粮农组织(FAO )和世界卫生组织(WH O ) 已正式称它为“改性纤维素”[3]。 衡量C MC 质量的主要指标是取代度(DS )和粘度。一般 DS 不同则C MC 的性质也不同;取代度增大,溶液的透明度 及稳定性也越好。据报道,C MC 取代度在0.7～1.2时透明度较好,其水溶液粘度在pH 值为6～9时最大[4]。为保证其质量,除了选择醚化剂外,还必须考虑影响取代度和粘度的一些因素,例如碱与醚化剂之间的用量关系、醚化时间、体系 作者简介　牛生洋(1976-),男,甘肃张掖人,硕士,助教,从事食品科学 教学与研究工作。 收稿日期　2006205212 含水量、温度、pH 值、溶液浓度及盐类等[5]。 2　CMC 的应用进展 2.1　CMC 在食品工业中的应用　FAO 和WH O 已批准将纯C MC 用于食品,它是经过很严格的生物学、毒理学研究和试 验后才获得批准的,国际标准的安全摄入量(ADI )是25 mg/(kg ?d ),即大约每人1.5g/d 。曾有报道说,有人试验摄入 量达到10g/kg 也未有毒性反应[6]。 C MC 在食品应用中不仅是良好的乳化稳定剂、增稠剂, 而且具有优异的冻结、熔化稳定性,并能提高产品的风味,延长贮藏时间[7]。在豆奶、冰淇淋、雪糕、果冻、饮料、罐头中的用量约为1%～15%。C MC 还可与醋、酱油、植物油、果汁、肉汁、蔬菜汁等形成性能稳定的乳化分散液,其用量为0.2%～ 5%。特别是对动、植物油、蛋白质与水溶液的乳化性能极为 优异,能使其形成性能稳定的匀质乳状液。因其安全可靠性高,因此,其用量不受国家食品卫生标准ADI 限制[8]。C MC 在食品领域不断被开发,近年来,在葡萄酒生产中应用羧甲基纤维素钠的研究也已开展[9]。 2.2　CMC 在医药行业的用途　在医药工业中可作针剂的 乳化稳定剂、片剂的粘结剂和成膜剂[10]。有人经基础及动物实验证明C MC 是安全可靠的抗癌药载体[11]。用C MC 作膜材料,研制的中药养阴生肌散的改造剂型———养阴生肌膜,能用于皮肤磨削手术创面和外伤性创面。动物模型研究表明,该膜防止创面感染,与纱布敷料无明显差异,在控制创面组织液渗出与创面快速愈合上,此膜明显优于纱布敷料,并有减轻术后水肿和创面刺激作用[12]。用聚乙烯醇与羧甲基纤维素钠及聚羧乙烯以3∶6∶1的比例制成的膜剂为最佳处方,粘附性及释放速率均增加,在增加粘膜粘附缓释膜剂的粘附力,延长制剂在口腔内的滞留时间及制剂中药物的药效都有明显提高[13]。 丁哌卡因为强效局部麻醉药,但它中毒时有时可产生较为严重的心血管副反应,故临床上在广泛应用丁哌卡因的同时,对其毒性反应的防治研究一直较为重视。药剂研究显示,C MC 作为缓释物质与丁哌卡因溶液进行配制可显著降低药物的副作用。在PRK 手术中,采用低浓度地卡因与非甾体类抗炎药联合C MC 可明显缓解术后疼痛[14]。预防腹部手术后腹膜粘连、减少肠梗阻的发生是临床外科最关注的问题之一。有研究表明,C MC 减轻术后腹膜粘连程度的作用明显优于透明质酸钠,可作为一种有效的方法来防止腹膜粘连的发生[15]。C MC 用于治疗肝癌的导管肝动脉灌注抗癌药(TH AI )中,可以明显延长抗癌药在肿瘤的滞留时间,增强抗肿瘤的能力,提高治疗效果[14]。 在动物医学上,C MC 也有广泛的用途[16]。有报道指出, 安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2006,34(15):3574-3575 责任编辑　孙红忠　责任校对　孙红忠

碳纤维表面处理的方法有

填空题 1. 碳纤维表面处理的方法有、、 和。 2. 纤维增强树脂的机械性能特点：、、 、。 3. 玻璃纤维增强水泥(GRC)中玻璃纤维的掺量范围。 4. 复合材料选用聚合物需要考虑的因素、、 。 5. 玻璃纤维表面处理方法有：、、。 6. 无机胶凝材料根据硬化条件不同分为和。 7. 镁质胶凝材料的原料主要有和。 8. 碳纤维表面处理的方法有、、 和。 9. 提高纤维增强塑料耐水性的方法有：、、 和。 判断题 1. 无碱玻璃纤维比有碱玻璃纤维耐酸性好。( ) 2. 菱镁矿的煅烧温度比白云石要高，菱镁矿的煅烧温度约为800~850°C，白云石的煅烧温度约为650~760°C。( ) 3. β型半水石膏硬化浆体比α型半水石膏硬化浆体的强度高。( ) 4. 在高分子化合物中引入庞大的侧基可以提高高分子化合物的热变形性。( ) 5. 用聚丙烯腈原丝制备碳纤维的碳化阶段，随热处理温度提高，纤维弹性模量和拉伸强度均提高。( ) 6. 活性填料与惰性填料在不同的场合，对于不同的树脂可以相互转化。( ) 7. 纤维状、片状填料既可以提高材料的机械强度也可提高材料的成型加工性能。( ) 8. 纤维增强塑料(FRP)的疲劳强度随纤维体积含量增加而提高。( ) 9. 树脂的电性能与其分子结构密切相关，一般，分子极性越大，电绝缘性越好。( ) 10. 纺织型浸润剂在玻璃钢成型时不必除去，可直接使用。( ) 11. 硅橡胶属于通用合成橡胶。( ) 12. 结晶聚合物没有精确的熔点，只存在一个熔融范围。( ) 13. 合成橡胶比天然橡胶工艺性好。( ) 14. 无碱玻璃纤维比有碱玻璃纤维耐水性好。( ) 15. 玻璃纤维增强水泥(GRC)的强度随纤维掺量增加而提高。( ) 16. 在玻璃纤维增强水泥(GRC)中，采用粉煤灰或细砂代替部分水泥用量，不仅能大大提高基体的体积稳定性，而且能提高GF的增强效果和复合材料的基本性

羧甲基纤维素钠的应用及研究现状综述

羧甲基纤维素钠的应用及研究现状综述 姓名：陈伟光学号：09313004 班级：09制药工程学院：药学院 摘要：授甲基纤维素钠是一种应用广泛的工业产品。概述了其结构特性，并综述了其在食品、医药等行业的应用进展。 关键词：羧甲基纤维素钠；食品工业；医药工业；其他行业；应用 1 羧甲基纤维素钠 1．1、羧甲基纤维素钠及其性质 羧甲基纤维素钠，（又称:羧甲基纤维素钠盐，羧甲基纤维素，CMC，Carboxymethyl ，Cellulose Sodium,Sodium salt of Caboxy Methyl Cellulose）是当今世界上使用范围最广、用量最大的纤维素种类。 羧甲基纤维素钠(CMC)分子结构 由德国于1918年首先制得，并于1921年获准专利而见诸于世。此后便在欧洲实现商业化生产。当时只为粗产品，用作胶体和粘结剂。1936～1941年，羧甲基纤维素钠的工业应用研究相当活跃，发明了几个相当有启发性的专利。第二次世界大战期间，德国将羧甲基纤维素钠用于合成洗涤剂。Hercules公司于1943年为美国首次制成羧甲基纤维素钠，并于1946年生产精制的羧甲基纤维素钠产品，该产品被认可为安全的食品添加剂。上世纪七十年代我国开始采用，九十年代开始普遍使用。本品为纤维素羧甲基醚的钠盐，属阴离子型纤维素醚，为白色或乳白色纤维状粉末或颗粒，密度0.5-0.7克/立方厘米，几乎无臭、无味，具吸湿性。易于分散在水中成透明胶状溶液，在乙醇等有机溶媒中不溶。1%水溶液pH为6.5～8.5，当pH>10或<5时，胶浆粘度显著降低，在pH=7时性能最佳。对热稳定，在20℃以下粘度迅速上升，45℃时变化较慢，80℃以上长时间加热可使其胶体变性而粘度和性能明显下降。易溶于水，溶液透明；在碱性溶液中很稳定，遇酸则易水解，PH值为2-3时会出现沉淀，遇多价金属盐也会反应出现沉淀 1.2、羧甲基纤维素钠的制备 CMC通常是由天然纤维素与苛性碱及一氯醋酸反应后制得的一种阴离子型高分子化合物，分子量6400(±1 000)。主要副产物是氯化钠及乙醇酸钠。CMC属于天然纤维素改性。目前联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO) 已正式称它为“改性纤维素”。

碳纤维表面上浆量的测试方法研究

2019年4月第46卷第4期 Apr.2019 VoL46,No.4云南化工 Yunnan Chemical Technology doi：10.3969/j.issn.l004-275X.2019.04.039 碳纤维表面上浆量的测试方法研究 杜婷婷，丁月里，张新伟，姜艺玺，丁光强 （中安信科技有限公司+河北廊坊625000） 摘要：采用萃取法和热解法两种方法分别测定PAN基碳纤维表面上浆量，以萃取法测试数据为依据，对热解法进行了优化，优化后热解法测试条件为空气氛围下热解温度1,5!,热解时间'09&0。在此条件下，两种方法所测得的碳纤维表面上浆量基本一致。通过进一步实验证明了优化后热解法测试碳纤维表面上浆量的可行性e 关键词：碳纤维；表面上浆量；萃取法；热解法 中图分类号：TQ342.742文献标志码：A文章编号：1004-275X（2019）04-099-02 Studyonthemethods of measuring the carbon fiber surface sizing Du Tingting,Ding Yueli,Zhang Xinwei,Jiang Yixi,Ding Guangqiang （Zhong An Xin Technology Co.Ltd.,Langfang625000,China） Abstract：Thetwo methods of measuring carbon fiber surface sizing:extraction method and decomposition by pyrolysis were compared in the paper.Based on the date measured by extraction method, the test conditions of decomposition by pyrolysis was optimized.The following were the optimized test conditions of ecomposition by pyrolysis.The pyrolysis temperature was465!and the pyrolysis time was 10min in air atmosphere.Under these conditions,the surface sizing of the carbon fiber measured by the two methods was the same basically.Proving the feasibility of optimized decomposition by pyrolysis by experiment. Key words:carbon fiber;surface sizing;extraction method;decomposition by pyrolysis 上浆工序是碳纤维生产过程中要的表面[1-2]o测定碳纤维表面上浆量的要方法有两种：萃取法、热解法。对热解法测试条件进行了优化，证明了优化后热解法测试碳纤维表面上浆量的可行性，以e 1实验部分 1.1实验原料 经过上浆处理的碳纤维样品（T700SC-12K, T800HB-12K,T800SC-24K）、丙酮（分析纯，国药化试剂有限公司）e 1.2实验步骤 1.2.1萃取法 用分析取上浆碳纤维样品，盲为！。，取中。在中150mL的丙酮，中，温度为（85~90）!,度（6~7）min/,一 时， 1.5h后热。取样品，表面中100!中e 后的样品中，量，记为萃取法测定碳纤维表面上浆量的公式下： Q=（!。一！）/!°x100%（1）1.2.2热解法 称量预先恒重过的空绕线架质量，记为 在空上浆的碳纤维样品，，为!1，有上浆碳纤维的 中中，空气氛围下，温一定温度，一定时间，后取，为r2e热解法测定碳纤维表面上浆量的公下： Q=（!1一！）/（!1一！°）X100%（2）1.3表征测试 1.3.1热测试 取2~5mg的样品中，用公司的STA449F5步热分析进行测试，空气气氛下以15!/min的温30! 800!； 1.3.2分析测试 采用德国艾力蒙塔公司的vario EL cube型元素分析测试过萃取法和热解法两种方法处理后碳纤维样品的 1.3.3镜测试 取少量碳纤维样品粘在样品台上，用日本公司JSM-6510镜观察过萃取法和热解法两种方法后碳纤维样品的表 -99-

碳纤维上浆剂的研究进展_代志双

[摘要] 综述了碳纤维上浆剂组成，上浆剂对碳纤维表面性能、与树脂的浸润性能和粘结性能影响。 关键词：碳纤维　上浆剂　表面性质　界面 [ABSTACT] The component of sizing is described . The effects of sizing on carbon ? ber surface properties, wettability and interfacial adhesion between carbon fiber and resin matrix are also summarized. Keywords: Carbon ? ber Sizing Surface proper-ties Interface 碳纤维具有优良的力学性能，被誉为21世纪的新型材料。因其具有模量高、强度大、比重小、耐高温、抗疲劳、抗腐蚀等一系列优异的性能，其与先进树脂形成的复合材料在现代航空航天尖端技术领域及体育休闲用品、土木建筑、电子产品、医疗器械等领域有着广泛的应用[1-2]。 但是，碳纤维是脆性材料，在生产及加工过程中，经机械摩擦容易起毛，或出现单丝断裂等现象，使碳纤维的强度降低[3-4]。而且，由于毛丝的存在，树脂基体不能充分润湿碳纤维，在复合材料制备中容易产生孔隙，从而影响复合材料的力学性能[5]。另外，毛丝的存在还会对工作环境产生影响，可能会造成电器设备、仪表等断路事故，严重影响生产和安全，也会对操作人员的健康带来危害[6-7]。目前，对碳纤维进行上浆处理是解决上述问题的主要方法。上浆就是在经表面处理的碳纤维表面上涂一层保护层，其基本组成为有机物，厚度约为几十至几百nm，质量分数一般在0.8%~1.5%之间。一般认为上浆剂的主要作用是减少纤维起毛断丝现象，使碳纤维集束，改善其加工性能并起到保护作用。 1　碳纤维上浆剂 碳纤维上浆剂可分为两种，一种是溶液型的，是将有机树脂，如聚乙烯醇、醋酸乙烯酯聚合物、丙烯酸的聚合物、聚氨酯、环氧树脂等，溶解在丙酮等有机溶剂中配制而成；另一种是乳液型的，是以一种树脂为主体，配以一定量的乳化剂，少量或没有交联剂以及其他助剂制成的乳液。溶液型上浆剂需要大量易燃的有机溶剂，有很多缺点，会带来经济、安全、卫生等方面的问题。因而国外广泛采用乳液型上胶剂[8]，它一般不易在导辊上留下树脂，又无溶剂污染环境，而且由于乳液中含有表面活性剂，可以大大提高碳纤维表面的被润湿性。 1.1　主体聚合物 主体聚合物是碳纤维上浆剂的主要成分，选择的原则是要求其制备成的上浆剂对所浆纤维具有良好的粘着性，并能形成良好的浆膜，同时要求浆料的物理、化学性质稳定，浆料来源充足，配方简单。根据“相似相溶”原理，当纤维与上浆剂之间的化学结构和主要基团的极性相似时，两者之间有良好的粘着性。 碳纤维上浆剂的品种很多，主要是与基体树脂相匹配。对于一定的基体树脂，必须选用合适的上浆剂。目前国际上使用的上浆剂主体聚合物主要有环氧树脂、醋酸乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯、酚醛树脂等[9]。 近年来人们对以环氧基团为主体的上浆剂研究较多[10]。国外以往所使用过的环氧碳纤维上浆剂，有芳香族缩水甘油醚及芳香族缩水甘油胺等。最初的双酚A二缩水甘油醚上浆剂，由于使用了和树脂基体同样的化合物，所以与纤维和树脂基体的粘合性较好。但是碳纤维在织造时，所需的抱合力，特别是可挠性，不能满足加工要求，该上浆剂对织造时的起毛断丝现象并没有产生一定抑制作用。采用OPE非离子表面活性剂作为乳化剂，将双酚A型环氧树脂乳化制成水性乳状液的上浆剂，该上浆剂未使用溶剂，没有毒性及易燃的危险，不污染环境，但乳化剂的种类和用量是特定的，并不能充分达到上浆剂抑制纤维织造时产生毛羽和断丝的作用，以及上浆剂增加复合材料的层间剪切强度的作用。N、N、N、N一四缩水甘油醚基苯二胺作为上浆剂，可使碳纤维和增强树脂的粘结性良好，该上浆剂比双酚A二缩水甘油醚更好，可使复合材料的层间剪切强度有所改善。但因其含有胺基，环氧基经常发生变化，使处理的碳纤维随时间的变化失去可挠性，变成硬态。该碳纤维在织造 碳纤维上浆剂的研究进展 Development of Carbon Fiber Sizing 北京航空航天大学材料科学与工程学院空天材料与服役教育部重点实验室 代志双　李　敏　张佐光中航工业北京航空材料研究院 石峰晖　张宝艳