【摘 要】
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碳纤维增强高性能热塑性树脂基复合材料(CFRTP)相比传统热固性复合材料具有高韧性、低成本、快速成型、二次加工、可回收利用等独特优势广泛,在航空航天、轨道交通等领域广泛
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碳纤维增强高性能热塑性树脂基复合材料(CFRTP)相比传统热固性复合材料具有高韧性、低成本、快速成型、二次加工、可回收利用等独特优势广泛,在航空航天、轨道交通等领域广泛应用。杂萘联苯共聚芳醚砜(PPBES)具有优异的耐热性能的同时还具有良好的溶解性能和加工流动性,是制备热塑性复合材料理想的基体。但是PPBES与目前主流的环氧树脂上浆剂相容性差,且成型温度不匹配,造成CF/PPBES复合材料界面粘结强度低,力学性能较差。所以亟需研制出适用于CF/PPBES复合材料的热塑性上浆剂。本文以“相似相容”原理为基础,以PPBES为主浆料分别制备了水分散乳液型和溶液型两类PPBES基热塑性上浆剂。确定转相乳化法制备乳液上浆剂的最佳工艺条件为:十八烷基三甲基氯化铵(STAC)作为乳化剂、乳化剂含量为主浆料18.75%,剪切速率为11000 r/min,乳化温度为室温,主浆料树脂数均分子量为5000 g/mol时,乳液上浆剂稳定性最好。溶液上浆剂使用了氯仿:NMP=2:8的混合溶剂作为上浆剂的溶剂,并使用阶段升温法去除溶剂。脱浆碳纤维经过乳液上浆后,表面O、N元素含量增多,表面能从37.95 mJ/m~2增加到49.02 mJ/m~2;SEM观察上浆剂最佳浓度为1.0%;CF/PPBES的弯曲强度和层间剪切强度分别提高了13.0%和9.4%;DMA结果显示复合材料的玻璃化转变温度提高了6~oC,储能模量提高了45.7%。脱浆碳纤维经过溶液上浆后,表面O、N元素含量同样增加,表面能从37.95 mJ/m~2增加到47.36 mJ/m~2;CF/PPBES的弯曲强度和层间剪切强度分别提高了12.0%和11.1%;通过SEM观察表面形貌和力学性能测试结果,上浆剂最佳浓度为1.5%;DMA测试显示复合材料玻璃化温度提高9 ~oC,储能模量提高33.0%。通过SEM观察弯曲、层剪测试后的断面形貌,两种上浆剂均有效增加了复合材料界面粘结强度。
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