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碳纤维因其模量高、强度大、耐腐蚀、密度低等特点常与环氧树脂、不饱和聚酯树脂等基体树脂制备复合材料,被广泛应用于体育用品、医疗器械、汽车轻量化及航空航天等领域。但碳纤维表面惰性较大,与基体树脂之间的物理、化学作用力较弱,因此需对碳纤维进行上浆处理。上浆剂一方面可提升纤维的耐磨性、集束性,减少纤维毛丝量,另一方面作为复合材料的过渡层,可有效提升纤维表面活性官能团含量,增强纤维与基体树脂之间的界面粘合力。上浆剂分为溶剂型与乳液型。溶剂型上浆剂因采用二甲苯、丙酮、甲苯等有机溶剂,严重污染环境而淡出人们视线;乳液型上浆剂一般采用相反转法制备,虽工艺简单,有机溶剂含量少,但乳化剂用量较大且始终游离在水乳液中,影响纤维及其复合材料的耐水性。因此,本论文旨在采用自乳化法制备一种非离子型水性环氧乳液用于碳纤维上浆剂。首先在催化剂4-OH-TEMPO的作用下将聚乙二醇末端的羟基氧化成羧基制得端羧基改性聚乙二醇PEG-COOH,并通过红外谱图和酸值滴定探讨反应时间、反应温度、催化剂用量对产物酸值的影响;然后,将PEG-COOH的亲水链段接枝到环氧树脂分子链中,并乳化环氧树脂制得水性环氧树脂乳液。探讨反应时间、反应温度、催化剂用量、乳化温度、聚乙二醇相对分子质量、端羧基改性聚乙二醇质量份数和环氧树脂配比对乳液性能的影响。结果表明:当采用PEG4000,环氧树脂E-20中加入25%的端羧基改性聚乙二醇、催化剂用量为0.5%、PEG-COOH与环氧树脂反应温度为110℃、反应时间120 min,乳化温度50℃时制得的乳液性能最佳,室温下静置180天无沉淀,粒径约为90～120 nm。将上述自制乳液同东丽的AK-8上浆剂同等稀释至3%的固含量并用于上浆国产T800碳纤维,通过XPS、SEM、AFM等观察碳纤维上浆前后的差别。结果表明:自制上浆剂上浆处理的碳纤维可在纤维表面形成均匀、连续的薄膜,上浆后纤维表面O1s/C1s比从8.5%提升至22.7%,可有效地发挥其过渡层作用,提升纤维及复合材料综合性能。