碳纖維上漿用耐熱型POSS改性環(huán)氧樹脂乳液的研制.pdf

1、國內圖書分類號：TQ342.74學校代碼：10213國際圖書分類號：66.03密級：公開理學碩士學位論文理學碩士學位論文碳纖維上漿用耐熱型POSS改性環(huán)氧樹脂乳液的研制碩士研究生：鄭曉強導師：劉麗教授申請學位：理學碩士學科：高分子化學與物理所在單位：化工與化學學院答辯日期：2016年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文I摘要碳纖維作為21世紀備受矚目的高性能纖維材料，其研究開發(fā)和生產應用一直是人們關注的焦點。高

2、性能碳纖維在生產過程中必須經過上漿處理，環(huán)氧樹脂乳液型碳纖維上漿劑是目前廣泛使用的一類上漿劑，其具有優(yōu)異的成膜性和樹脂匹配性，但是其耐熱性能一般，上漿劑處于碳纖維復合材料的界面處，其耐熱性能會在很大程度上影響復合材料對溫度的適用范圍，因此開發(fā)一種耐高溫型環(huán)氧樹脂乳液上漿劑對拓展碳纖維復合材料在高溫領域的應用范圍具有重要意義。本論文選用SO1458、AM0265、EP0409三種POSS，分別以化學摻雜法和超聲共混法對上漿劑進行改性，并研

3、究了不同POSS種類和不同改性方法對樹脂流變性能，上漿劑的粒度、粘度、穩(wěn)定性、耐熱性，以及碳纖維拉伸強度、表面能和界面剪切強度的影響。采用紅外光譜和X射線光電子能譜對化學摻雜過程進行分析，證明了POSS以化學鍵的形式進入到了上漿劑中。采用旋轉流變儀對上漿劑樹脂的流變性能進行分析，發(fā)現(xiàn)化學摻雜法會使樹脂的粘度急劇增加，進而影響相反轉過程，導致上漿劑的粒度和粘度增加，穩(wěn)定性降低。采用熱失重分析上漿劑的耐熱性發(fā)現(xiàn)，化學摻雜法引入SO1458能

4、夠提高上漿劑的耐熱性能，當其含量為5mass%時，上漿劑熱分解5%時的溫度提高了22.5℃。對碳纖維性能的研究表明，POSS主要影響碳纖維的表面能和界面剪切強度。在此基礎上采用SO1458和納米SiO2對碳纖維上漿劑進行復合改性。采用接觸角測量儀分析了SO1458在納米SiO2表面的吸附行為。對上漿劑性能的分析發(fā)現(xiàn)，SO1458能夠減小納米SiO2改性上漿劑的粒度和粘度，同時提高其穩(wěn)定性。熱失重分析表明SO1458納米SiO2改性能夠顯

5、著提高上漿劑的耐熱性能，當上漿劑中含有1mass%納米SiO2和1mass%SO1458時，其熱分解5%時的溫度提高了31.8℃。采用激光粒度儀、旋轉流變儀和差示掃描量熱儀對上漿劑成膜固化過程中粒度、相結構和化學反應過程進行分析，發(fā)現(xiàn)上漿劑的成膜固化過程由水分揮發(fā)階段、相反轉階段和滲透固化階段組成，化學反應從相反轉階段開始，且受擴散的影響，對上漿溫度的控制是上漿工藝的關鍵。同時結合正交實驗分析得到了最佳上漿工藝。關鍵詞：上漿劑；POSS