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短切碳纤维作为碳纤维的一种重要应用形式,在工业领域得到广泛应用。目前碳纤维短切过程中一般需要在切断前对丝束进行第二次上浆,二次上浆后碳纤维丝束的形貌和切割过程明显有别于碳纤维干丝。本课题对碳纤维丝束二次上浆后的形貌、悬垂角、毛丝量等性能进行了测试研究,对二次上浆后的碳纤维丝束进行了切断实验研究,并对生产加工中的短切碳纤维质量进行了模糊综合评价。选择了浓度为1%、2%、3%、4%、5%的PU上浆剂和1%、3%、5%、7%、9%的丁苯橡胶上浆剂分别对碳纤维丝束进行二次上浆,得到了不同种类的二次上浆碳纤维丝束,对丝束宏观形貌、微观形貌、悬垂角、毛丝量进行了测试。采用搭建的碳纤维短切实验平台对二次上浆碳纤维丝束进行了切割实验。(1)研究了上浆剂浓度对丝束切断过程的影响,结果表明:PU上浆剂碳纤维丝束单位时间内的切割力增大速度小于碳纤维干丝;1%、3%浓度丁苯橡胶上浆剂碳纤维丝束切割力增大过程中存在明显的减小波动;5%、7%浓度丁苯橡胶上浆剂碳纤维丝束切割力持续增大;9%浓度丁苯橡胶上浆剂碳纤维丝束未被切断。(2)研究了上浆剂浓度对丝束切断力和切断时间的影响,结果表明:不同浓度PU上浆剂碳纤维丝束切断力相差不大,且都比碳纤维干丝切断力要小,但切断时间存在区别;丁苯橡胶上浆剂碳纤维丝束切断力和切断时间都随上浆剂浓度增大而增大。(3)研究了刀具进给速度对丝束切断力和切断时间的影响,结果表明:碳纤维干丝和3%浓度PU上浆剂碳纤维丝束切断力和切断时间的变化可分为三个阶段,5%浓度丁苯橡胶上浆剂碳纤维丝束只有两个阶段;且3%浓度PU上浆剂碳纤维丝束切断力最小,碳纤维干丝切断力次之,切断时间最小,5%浓度丁苯橡胶上浆剂碳纤维丝束切断力和切断时间最大。基于课题组研发设计的短切碳纤维生产加工平台,对影响短切碳纤维质量的烘箱温度、压辊压力、刀辊压力和短切速度四种工艺参数进行了研究。针对浓度为3%的PU上浆剂短切碳纤维和5%的丁苯橡胶上浆剂短切碳纤维两种产品,通过正交试验得到不同工艺参数下的这两种短切碳纤维样本,以短切碳纤维长度、宽度均匀性标准差以及断口整齐度和断面形貌作为质量评价指标,应用熵权模糊综合评价方法对样本质量进行评价,根据评价结果确定了最佳工艺参数,并展示了优质短切碳纤维产品。