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碳纤维是高性能纤维,具有耐高温、稳定性强等特点,因此可在多种行业中被运用。同时,碳纤维也属于脆性材料,在制备过程中,会出现纤维断裂和毛丝等问题的发生,将其用在复合材料中使用时,会出现界面粘结性较差,导致不能提高其力学性能,要避免此种现象的发生,对碳纤维的保护即浆料的研究成为了关键。目前,国内的碳纤维上浆剂大部分需要从国外进口,为使我国生产碳纤维的技术进一步发展和在制备碳纤维生产技术方面有重大突破。本文将对碳纤维上浆剂进行研究。我国使用的碳纤维上浆剂大部分为传统的油溶型上浆剂,由于其存在有机溶剂,易于挥发,在使用时,不仅对周围的环境造成严重的影响,还会影响工作者的健康。所以,研发环保型的上浆剂不仅可以满足环保法则对VOC排放量的要求,还可以满足国内厂家对碳纤维复合材料的工艺要求。本文运用化学改性技术,对环氧树脂进行水性化处理,制备出非离子型改性环氧树脂(PAEA)和阴离子型改性环氧树脂(PAEK)两种不同类型的碳纤维上浆剂,并通过环氧值最终确定了 PAEA的最佳合成条件为PEG6000和环氧树脂E44的投料比为1.6:1,在120 ℃下反应2小时,伯胺催化剂的添加量为反应物的0.5%;PAEK的最佳工艺条件为五氧化二磷和环氧树脂E44的投料比为1.4:1,在75℃反应3小时。采用红外光谱仪和核磁共振谱仪来分析PAEA和PAEK的分子结构;并研究了 PAEA和PAEK的热稳定性、乳液稳定性、乳液粒径和粘度等性能。通过测定乳液的表面张力和接触角得到了 PAEA和PAEK在环氧值分别为0.03 mol/10g和0.05mol/10g,浓度为1%和0.4%时,配制的乳液性能最优,将其施加在碳纤维上,并对其纤维进行表征。结果表明,它们均能明显降低毛丝量和提高活性基团的百分比率,通过电镜图可以看出,PAEA和PAEK在施加量达到3.0mg/g和4.0mg/g时,能有效的填补碳纤维原丝表面有缺陷的部分,并能均匀的铺展在纤维表面上;通过测定单丝断裂强度可知,PAEA和PAEK对碳纤维有补强作用,能提高其断裂强度:最后由层间剪切强度结果可知,已施加PAEA和PAEK浆料的碳纤维布复合材料的层间剪切强度较没有进行上浆处理时提高了 129%和141%,因此,PAEA和PAEK可以作为碳纤维上浆剂进行使用,并且PAEK相对于PAEA具有较好的上浆性能。