研究与开发合成纤维工业,2023,46(4):7CHINASYNTHETICFIBERINDUSTRY收稿日期:2023-01-28;修改稿收到日期:2023-06-15。作者简介:赵新星(1998—),男,硕士研究生,主要研究方向为高性能纤维低成本制备技术。E-mail:Byruising@163.com。基金项目:纤维材料改性国家重点实验室开发课题(KF2203)。∗通信联系人。E-mail:Yumuhuo@dhu.edu.cn。大丝束碳纤维的上浆工艺及其性能研究赵新星,邓紫怡,孙泽玉,余木火∗(东华大学材料学院上海市轻质结构复合材料重点实验室上海市高性能纤维复合材料省部共建协同创新中心,上海201620)摘要:采用低黏度的水性聚酰亚胺(PAAs)类上浆剂对聚丙烯腈(PAN)基大丝束碳纤维进行浸渍处理,得到上浆碳纤维,研究了上浆剂浓度与浸渍时间对上浆碳纤维可加工性能的影响,并分析了上浆碳纤维的表面及断面形貌、表面元素及活性基团变化。结果表明:大丝束碳纤维的上浆率主要受上浆剂浓度的影响,上浆过程基本在30~60s内完成;相比未上浆的碳纤维,上浆碳纤维的毛丝量大幅减少,悬垂值随上浆率增大而增大,耐磨次数随上浆率的增大呈现先增后减的变化趋势;在上浆剂PAAs质量分数为0.3%~0.5%、浸渍时间为60s时,上浆碳纤维的上浆率为1.19%~1.52%,可加工性能好;在上浆剂PAAs质量分数为0.5%、浸渍时间为60s时,上浆碳纤维表面光滑,表面氮、氧元素含量增加,并引入了PAAs的极性基团。关键词:碳纤维大丝束上浆处理上浆率可加工性能中图分类号:TQ342+.742文献标识码:A文章编号:1001-0041(2023)04-0007-07碳纤维具有优异的综合性能,广泛应用于航空航天、汽车、风电、体育等诸多领域。根据丝束大小的不同,通常将碳纤维分为大丝束碳纤维和小丝束碳纤维。在碳纤维行业内,通常将单束纤维根数大于48000根(简称48K)的碳纤维称为大丝束碳纤维,主要有50K、60K、120K、240K等系列品种,反之称为小丝束碳纤维[1]。大丝束碳纤维拉伸强度达到3600MPa以上,其相对较低的制备成本带来了极高的性价比,因而近年来大丝束碳纤维得到了快速发展,应用领域越来越广泛,产能增幅远远超过小丝束碳纤维[2-3]。然而,相对于小丝束碳纤维,大丝束碳纤维展纱困难和难以浸润均匀的问题极为突出[4],对其可加工性能产生了一系列的影响,如上浆不均匀、毛丝严重、耐磨性差等[5],使得大丝束碳纤维在应用过程中对纤维强度的利用效率较差,复合材料成品外观存在纱毛[6]。目前,改善大丝束碳纤维可加工性能的主要思路有两种:一是改进展纱设备,使大束纤维薄层化,从而有利于树脂浸润和加工成型[7-8];二是从浸润...
