碳纖維的隱藏屬性（2）——上漿劑
上一篇文章我們介紹了碳纖維的離散系數(shù)，本篇主要討論碳纖維的另外一個(gè)隱藏屬性——上漿劑。可能很多人沒(méi)聽(tīng)過(guò)這個(gè)詞，那就對(duì)了，說(shuō)明碳纖維的相關(guān)知識(shí)普及還需要跟上。碳纖維上漿劑是制作絲束的重要成分。
碳纖維上漿劑的作用介紹
首先，上漿劑也是一種樹(shù)脂，是均勻涂抹在碳纖維原絲表面的一種樹(shù)脂，而且要涂抹的非常薄，在纖維中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約在0.3%~1.2%。上漿劑的量不多，但是對(duì)于碳纖維絲束來(lái)說(shuō)非常重要，直接影響性能，同時(shí)也是碳纖維編織布、預(yù)浸料和復(fù)合材料生產(chǎn)加工的重要工序。
碳纖維絲束有1K、3K、12K等等，說(shuō)明一束碳纖維中有成千上萬(wàn)跟碳纖維單絲，而上漿劑的作用，就是讓這些碳纖維單絲能夠更好的集束在一起，提升碳纖維絲束的完整性。在碳纖維生產(chǎn)和編織的過(guò)程中，上漿劑還可以起到保護(hù)的作用，避免碳纖維單絲斷裂，保證碳纖維絲束的整體強(qiáng)度。
除了以上的功能，上漿劑還有一個(gè)非常重要的作用，就是幫助碳纖維與樹(shù)脂能夠得到充分的浸潤(rùn)。碳纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具備較好的耐腐蝕性，但同樣影響浸潤(rùn)效果，上漿劑可以幫助改善這一維內(nèi)托，減少預(yù)浸料中的空氣含量，降低碳纖維復(fù)合材料的孔隙率。
碳纖維上漿劑的3種常見(jiàn)分類(lèi)
1、溶液型上漿劑：溶液型上漿劑是通過(guò)將環(huán)氧樹(shù)脂、聚丙烯酸酯、聚氨酯等溶于乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑中配制而成，通過(guò)溶劑的揮發(fā)在碳纖維表面包覆一層薄薄的樹(shù)脂，起到保護(hù)碳纖維和增加纖維與樹(shù)脂基體相互粘合的作用。
溶液型上漿劑需要使用大量有機(jī)溶劑，成本相對(duì)較高，而且大量溶劑的揮發(fā)對(duì)于人體健康和工作環(huán)境具有非常嚴(yán)重的危害，因此溶液型上漿劑目前已較少使用。
2、乳液型上漿劑：乳液型上漿劑的主要成分為各種樹(shù)脂，在乳化劑的輔助作用下經(jīng)高速攪拌而成。它不僅環(huán)境友好，而且由于乳化劑的存在，乳液的表面張力小，對(duì)纖維的浸潤(rùn)性好，因此該類(lèi)上漿劑得到了廣泛的應(yīng)用。
不過(guò)乳液型上漿劑同樣存在一些缺陷，由于需要使用大量的乳化劑，其本質(zhì)也是一種表面活性劑，故使碳纖維表面容易吸附水分；另外，低分子量的表面活性劑也會(huì)影響纖維與樹(shù)脂之間的粘結(jié)性。
3、水溶型上漿劑：水溶型上漿劑是乳液型上漿劑的改進(jìn)，通過(guò)向樹(shù)脂中引入親水性基團(tuán)或?qū)⒐倌軋F(tuán)離子化使其具有自乳化能力，從而避免乳化劑的使用。
目前具有水溶性的樹(shù)脂較少，而且相對(duì)于乳液型上漿劑，其乳液的穩(wěn)定性較差，這些都是水溶型上漿劑有待解決的問(wèn)題。
碳纖維上漿劑的作用明顯，但存在著各種各樣的不足，這給了碳纖維從業(yè)人員更多的斗志。如果能夠找到更多的水溶型上漿劑，解決其穩(wěn)定性不高的問(wèn)題，那碳纖維的性能還可能會(huì)再上一個(gè)臺(tái)階。
