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聚醚改性硅油是一种碳纤维原丝常用的油剂组分,针对目前聚醚改性硅油存在的合成困难、硅含量过高等问题,本文利用自组装法合成聚醚改性硅油,并对其进行改性,制备出可实现自乳化、粒径尺寸可控、具有润滑作用,增加碳纤维原丝集束性等功能的产物。对改性后的聚醚硅油进行复配、测试,并将其应用于碳纤维原丝生产及碳化实验。(1)采用八甲基环四硅氧烷(D4)为原料,1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(HMM)为封端剂,在浓硫酸催化作用下制备出端含氢硅油;然后采用硅氢加成法,利用自制端含氢硅油与烯丙基醚在催化剂作用下制备出羟乙氧丙基硅油。通过FT-IR光谱和1H NMR对产物进行测试,确定产物结构,并通过单因素实验筛选出制备聚醚改性硅油的最优工艺条件:Si-H摩尔数:C=C摩尔数=1:1.1,反应温度为100℃,反应时间为6 h,催化剂用量为30μg/g,并测试了不同分子量产物的耐热性与粘度。(2)采用自制的羟乙氧丙基硅油、聚丙二醇、2,2-二羟甲基丙酸、甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)为原料,乙二胺为扩链剂,三乙胺为中和剂,制备出可自乳化的阴离子异氰酸酯改性聚醚硅油乳液。通过FT-IR光谱对产物进行测试,确定产物结构。讨论了亲水基含量、羟乙氧丙基硅油的分子量和含量对乳液性能的影响,得出当亲水基含量增加,则粒径减小,表面张力降低;羟乙氧丙基硅油含量增多或羟乙氧丙基硅油分子量增加,则粒径变大,耐热性增强,表面张力增大。(3)采用自制的羟乙氧丙基硅油、六亚甲基二异氰酸酯、烯丙基聚醚(APEG)为原料制备出可自乳化的非离子异氰酸酯改性聚醚硅油乳液。通过FT-IR光谱对反应产物进行跟踪,并确定产物结构,讨论了羟乙氧丙基硅油分子量和APEG分子量对乳液性能的影响,得出APEG分子量一定时,聚醚硅油分子量增加,则粒径增大,耐热性增强,聚醚硅油分子量为1500时,表面张力最小;羟乙氧丙基硅油分子量一定时,APEG分子量越大,则粒径越小,耐热性若有增强,因分子量变化较小,所以表面张力也几乎无变化。试验结果表明当APEG分子量为700时,羟乙氧丙基硅油分子量最好低于3000,自乳化的非离子异氰酸酯改性聚醚硅油乳液能够储存稳定。(4)选择合适的硅油与制备出的改性硅油进行复配:(1)异氰酸酯改性聚醚硅油选择与侧链聚醚硅油进行复配,侧链聚醚硅油含量增加时,稳定性良好,粒径增加,耐热性增强,表面张力减小;(2)异氰酸酯改性聚醚硅油选择与环氧硅油进行复配,乳液稳定性良好,当改性硅油引入的聚醚改性硅油分子量为1000时,与环氧硅油复配后的粒径较环氧硅油乳液自身增大,表面张力变大,当改性硅油引入的聚醚改性硅油分子量为1500时,粒径变化不大,表面张力变小,当改性硅油引入的聚醚改性硅油分子量更大时,粒径增大,表面张力增大;复配后产物耐热性随着改性聚醚硅油分子量增加而增强;通过碳纤维原丝上油后和碳化后的测试看出,复配后的油剂乳液的性能基本能达到日本竹本油剂的标准。