碳纤维制造技术

一种碳纤维涂有上浆剂，上浆量X在0.1～0.3重量%之间。所述上浆剂由耐热性聚合物或该耐热性聚合物的前体形成。上浆量X由下面的公式表达：其中，W0为有上浆剂的碳纤维的重量，而W1为没有上浆剂的碳纤维的重量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有能够实现优异耐热分解的上浆剂的碳纤维。
技术介绍
碳纤维增强塑料(CFRP)具有优异的机械性能，例如高比强度和高比模量；因此，它们具有广泛的应用，例如，用于航空航天工业、体育器材、工业用品等。特别地，具有由热塑性树脂构成基体的CFRP具有很大的优势，例如快速成型特性和优异的冲击强度。近年来，该领域中的研发工作在蓬勃展开。总的来说，聚合物型复合材料在高温条件下强度和模量趋于下降。因此，需要耐热基体树脂，以便在高温条件下保持希望的机械特性。这种耐热基体树脂包括热固性聚酰亚胺树脂、脲醒树脂(urea-formaldehyde resin)、热塑性聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚醚醚酮树脂、聚醚酮酮树脂(po lyetherketoneketone res in)、聚苯硫醚树脂。具有耐热基体树脂的CFRP在高温条件下成型，所以，上浆剂必须顶住热分解。如果上浆剂发生了热分解，那么，在复合材料内会出现孔洞和一些其它问题，导致不希望的复合材料机械特性。因此，为了有更好的可操作性、优异的界面粘合能力、控制起毛的发生等，耐热上浆剂是CFRP的必不可少的部分。过去已经开发和使用过常规的耐热上浆剂。例如，US专利No. 4，394，467和US专利No. 5，401，779公开了一种由芳香二胺、芳香二酐和芳族四羧酸二酯的反应而生成的聚酰胺酸低聚物作为中间剂。当该中间剂以O. 3 5重量％ (更希望是O. 5 1. 3重量％)的量应用于碳纤维时，可以产生聚酰亚胺涂层。然而，对于树脂浸溃，就悬垂能力和铺展性而言，O. 3 5重量％的上浆量似乎不够有效。复合材料的机械特性趋向低于希望的水平。在US专利No. 5，155，206和US专利No. 5，239，046中，公开了聚酰胺酰亚胺成分作为上浆剂。然而，没有公开对于获得最优机械特性来说必不可少的上浆量。鉴于上述问题，本专利技术的一个目的是，提供一种除了具有优异的耐热分解性和树脂浸溃能力外还具有优异机械特性的碳纤维。从本专利技术下面的描述中容易看到本专利技术其它的目的和优点。
技术实现思路
为了实现上述目的，根据本专利技术，碳纤维涂有上浆剂，上浆量X在O. 05 O. 3重量％之间。所述上浆剂由耐热性聚合物或该耐热性聚合物的前体形成。上浆量X由下面的公式表达[ 此处，W0为有上浆剂的碳纤维的重量，而W1为没有上浆剂的碳纤维的重量。附图说明图1示出了纤维束抗拉强度和上浆量之间的关系(Kapton型聚酰亚胺，T800SC-24K, KAPTON 是 E.1. duPont de Nemours and Company 的注册商标)；图2示出了悬垂值与上浆量之间的关系(Kapton型聚酰亚胺，T800SC-24K)；图3示出了摩擦起毛和上浆量之间的关系(Kapton型聚酰亚胺，T800SC-24K)；图4示出了 ILSS和上浆量之间的关系(Kapton型聚酰亚胺，T800SC-24K)；图5示出了涂有Kapton型聚酰亚胺的T800S型纤维的TGA测量结果；图6示出了 Kapton型聚酰亚胺的TGA测量结果；图7示出了纤维束抗拉强度和上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T800SC-24K, ULTEM 是 Saudi Basic Industries Corporation 的注册商标)；图8示出了悬垂值与上浆量`之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T800SC-24K)；图9示出了摩擦起毛和上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T800SC-24K)；图10示出了 ILSS和上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T800SC-24K)；图11示出了涂有ULTEM型聚醚酰亚胺的T800S型纤维的TGA测量结果；图12示出了 ULTEM型聚醚酰亚胺的TGA测量结果；图13示出了纤维束抗拉强度和上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T700SC-12K)；图14示出了悬垂值与上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T700SC-12K)；图15示出了摩擦起毛和上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T700SC-12K)；图16示出了 ILSS和上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T700SC-12K)；图17示出了纤维束抗拉强度和上浆量之间的关系(甲基化三聚氰胺甲醛，T700SC-12K)；图18示出了悬垂值与上浆量之间的关系(甲基化三聚氰胺甲醛，T700SC-12K)；图19示出了摩擦起毛和上浆量之间的关系(甲基化三聚氰胺甲醛，T700SC-12K)；图20示出了 ILSS和上浆量之间的关系(甲基化三聚氰胺甲醛，T700SC-12K)；图21示出了涂布有甲基化三聚氰胺甲醛的T700S型纤维的TGA测量结果；图22示出了甲基化三聚氰胺甲醛的TGA测量结果；图23示出了纤维束抗拉强度和上浆量之间的关系(环氧甲酚酚醛，T700SC-12K)；图24示出了悬垂值与上浆量之间的关系(环氧甲酚酚醛，T700SC-12K)；图25示出了摩擦起毛和上浆量之间的关系(环氧甲酚酚醛，T700SC-12K)；图26示出了 ILSS和上浆量之间的关系(环氧甲酚酚醛，T700SC-12K)；图27示出了涂布有环氧甲酚酚醛的T700S型纤维的TGA测量结果；图28示出了环氧甲酚酚醛的TGA测量结果；图29示出了 T800S型纤维和聚醚酰亚胺树脂之间的粘合强度；图30示出了 T700S型纤维和聚醚酰亚胺树脂之间的粘合强度；图31是示意图，示出了悬垂值的测量步骤；图32是示意图，示出了摩擦起毛测量仪器；图33为用于单纤维断裂试验的哑铃型样品的几何形状；表I示出了纤维束抗拉强度和上浆量之间的关系(Kapton型聚酰亚胺，T800SC-24K)；表2示出了悬垂值与上浆量之间的关系(Kapton型聚酰亚胺，T800SC-24K)；表3示出了摩擦起毛和上浆量之间的关系(Kapton型聚酰亚胺，T800SC-24K)；表4示出了 ILSS和上浆量之间的关系(Kapton型聚酰亚胺，T800SC-24K)；表5示出了纤维束抗拉强度和上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T800SC-24K)； 表6示出了悬垂值与上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T800SC-24K)；表7示出了摩擦起毛和上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T800SC-24K)；表8示出了 ILSS和上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T800SC-24K)；表9示出了纤维束抗拉强度和上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T700SC-12K)；表10示出了悬垂值与上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T700SC-12K)；表11示出了摩擦起毛和上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T700SC-12K)；表12示出了 ILSS和上浆量之间的关系(ULTEM型聚醚酰亚胺，T700SC-12K)；表13示出了纤维束抗拉强度和上浆量之间的关系(甲基化三聚氰胺甲醛，T700SC-12K)；表14示出了悬垂值与上浆量之间的关系(甲基化三聚氰胺甲醛，T700SC-12K)；表15示出了摩擦起毛和上浆量之间的关系(甲基化三聚氰胺甲醛，T700SC-12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.16 US 12/947,1601.一种碳纤维，涂布有上浆剂，上浆量X在O. 05 O. 3重量％之间，所述上浆剂由耐热性聚合物或该耐热性聚合物的前体形成，所述上浆量X由下面的公式表达2.根据权利要求1所述的碳纤维，其中，所述耐热性聚合物具有高于300摄氏度的热分解起始温度。3.根据权利要求1所述的碳纤维，其中，所述耐热性聚合物具有高于370摄氏度的热分解起始温度。4.根据权利要求1所述的碳纤维，其中，所述耐热性聚合物具有高于450摄氏度的热分解起始温度。5.根据权利要求1所述的碳纤维，其中，所述耐热性聚合物具有高于350摄氏度的30%减重温度。6.根据权利要求1所述的碳纤维，其中，所述耐热性聚合物具有高于420摄氏度的30%减重温度。7.根据权利要求1所述的碳纤维，其中，所述耐热性聚合物具有高于500摄氏度的30%减重温度。8.根据权利要求1所述的碳纤维，该碳纤维具有的界面剪切强度A大于没有上浆剂的碳纤维的界面剪切强度B，以满足关系A>B，所述界面剪切强度A和B使用单纤维断裂试验进行测定。9.根据权利要求7所述的碳纤维，该碳纤维具有的界面剪切强度A满足关系A/B ≥1. 05。10.根据权利要求7所述的碳纤维，该碳纤维具有的界面剪切强度A满足关系A/B ≥1. 10。11.根据权利要求1所述的碳纤维，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：木林真，清家聪，L·A·普兰格，A·V·劳，
申请(专利权)人：东丽碳纤维美国公司，
类型：
国别省市：