碳纤维施胶剂分散体中稳定性检测方案(激光光散射仪)

乳液溶剂发法制备热塑性碳纤维施胶剂水分散体使用 LUMiFuge快速评估碳纤维施胶剂分散体的稳定性 碳纤维被广泛用作复合材料中的增强材料。由于碳纤维较脆，在制造过程中会因机械摩擦而出现许多问题，例如断丝和起毛。因此，碳纤维一般在表面上胶或包覆上胶层，胶层通常由聚合物组分组成的溶液或乳液中获得。从实用的角度来看，施胶配方应易于使用、长期储存(超过6个月)稳定、无毒和环保。 在该项工作中，为了改善善纤维和热塑性基体(PEEK)之间的界面，优化纤维上的稳定性和成膜，研究了表面活性剂的性质和浓度的影响，以及 PEI 浓度对施胶分散体特性的影响。获得的分散体通过 LUMiFuge 快速评估稳定性。 1.样品制备 使用乳液溶剂挥发法制备PEI分散体。 PEI浓度为0.5wt%，使用不同浓度(0.3%、0.5%和1 wt%)的表面活性剂十二烷基硫酸钠 (SDS)和苯扎氯铵 (BC). 添加剂浓度为0.5wt%， PEI浓度为0.1%、0.3%、0.5%和1wt%。 将含PEI的氯仿溶液倒入装有表面活性剂溶液的容器中，使用超声剪切将混合物乳化，然后使用磁力搅拌乳液使氯仿完全挥发。 Step1 Step 2 乳液溶剂挥发法过程示意图 2.结果与分析 图1.0.3%BC条件下， PEI 浓度对分散体系积分透光率随时间的变化图谱 图1中，曲线图横坐标表示分离时间，纵坐标表示在该时间点时样品的积分透光率。通过 SEPView 软件计算曲线前2h 线性部分的斜率相对应的澄清速度。斜率越陡，越不稳定。计算不同分散体的澄清速度并进行比较，以突出不同参数的影响。 2.1表面活性剂的种类和浓度对分散体稳定性的影响 图2.表面活性剂的种类和浓度对澄清速度的影响([PEI]=0.5 wt%)。 如图2所示，表面活性剂的种类对澄清速度没有显着影响，除了0.3wt%分散体，可能是因为在该浓度下 BC 乳化效率比较低。从表面活性剂的浓度来看，稳定性从0.5 wt%达到了一个平台。结果表明，不需要使用超过 0.5 wt%的表面活性剂溶液来提高稳定性。 考虑到上述结果，苯扎氯铵和 SDS 可以得到稳定的分散体。然而，苯扎氯铵分散体没有形成均匀的薄膜，所以选择 SDS。 2.2 PEI 浓度对分散体稳定性的影响 图 3. PEI 浓度对澄清速度的影响(表面活性剂浓度为0.5 wt%)。 PEI 浓度对分散体稳定性影响显著(图3)，1wt%澄清速度是 0.5 wt%的三倍。最佳 PEI浓度为 0.5 wt%。 3. 结仑 综合分析，用0.5wt% SDS作为表面活性剂稳定的0.5wt% PEI施胶剂非常稳定。通过扫描电镜观察发现，这种新型施胶剂剂使纤维和PEEK基体之间形成连续的界面，具有理想的成膜性和界面附着能力。 碳纤维被广泛用作复合材料中的增强材料。由于碳纤维较脆，在制造过程中会因机械摩擦而出现许多问题，例如断丝和起毛。因此，碳纤维一般在表面上胶或包覆上胶层，胶层通常由聚合物组分组成的溶液或乳液中获得。从实用的角度来看，施胶配方应易于使用、长期储存（超过6个月）稳定、无毒和环保。在该项工作中，为了改善碳纤维和热塑性基体(PEEK)之间的界面，优化纤维上的稳定性和成膜，研究了表面活性剂的性质和浓度的影响，以及PEI浓度对施胶分散体特性的影响。获得的分散体通过LUMiFuge快速评估稳定性。1．样品制备使用乳液溶剂挥发法制备PEI分散体。PEI浓度为0.5wt%，使用不同浓度（0.3%、0.5%和1 wt%）的表面活性剂十二烷基硫酸钠 (SDS)和苯扎氯铵 (BC)。添加剂浓度为0.5wt%，PEI浓度为0.1%、0.3%、0.5% 和1 wt%。将含PEI的氯仿溶液倒入装有表面活性剂溶液的容器中，使用超声剪切将混合物乳化，然后使用磁力搅拌乳液使氯仿完全挥发。乳液溶剂挥发法过程示意图2．结果与分析图1. 0.3% BC条件下，PEI浓度对分散体系积分透光率随时间的变化图谱 图1中，曲线图横坐标表示分离时间，纵坐标表示在该时间点时样品的积分透光率。通过SEPView软件计算曲线前2h线性部分的斜率相对应的澄清速度。斜率越陡，越不稳定。计算不同分散体的澄清速度并进行比较，以突出不同参数的影响。2.1 表面活性剂的种类和浓度对分散体稳定性的影响图2. 表面活性剂的种类和浓度对澄清速度的影响([PEI] = 0.5 wt%)。 如图2所示，表面活性剂的种类对澄清速度没有显着影响，除了0.3 wt%分散体，可能是因为在该浓度下BC乳化效率比较低。从表面活性剂的浓度来看，稳定性从0.5 wt%达到了一个平台。结果表明，不需要使用超过0.5 wt%的表面活性剂溶液来提高稳定性。考虑到上述结果，苯扎氯铵和 SDS 可以得到稳定的分散体。然而，苯扎氯铵分散体没有形成均匀的薄膜，所以选择SDS。2.2 PEI浓度对分散体稳定性的影响图3. PEI浓度对澄清速度的影响(表面活性剂浓度为 0.5 wt%)。PEI浓度对分散体稳定性影响显著（图3），1 wt%澄清速度是0.5 wt%的三倍。最佳 PEI 浓度为 0.5 wt%。3. 结论综合分析，用0.5wt% SDS作为表面活性剂稳定的0.5wt% PEI施胶剂非常稳定。通过扫描电镜观察发现，这种新型施胶剂使碳纤维和PEEK基体之间形成连续的界面，具有理想的成膜性和界面附着能力。