水性SPEKK上浆剂改善CF/PEKK复合材料的力学性能

作者：杨雪勤; 任宏亮; 骆佳美; 薛怿; 陶铜鑫; 刘勇; 张辉^*; 俞建勇

来源：复合材料学报, 2023, 40(11): 6061-6072.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20230626.001

• 碳纤维/聚醚酮酮复合材料
• 磺化聚醚酮酮
• 水性上浆剂
• 界面改性
• 力学性能

由于碳纤维(CF)的化学惰性，导致了CF和聚醚酮酮(PEKK)的界面结合较差，限制了碳纤维增强聚醚酮酮(CF/PEKK)复合材料力学性能的发挥。本文通过将国产PEKK树脂进行磺化处理制备了磺化聚醚酮酮(SPEKK)水性上浆剂，以改善CF/PEKK复合材料的力学性能。通过调控SPEKK的磺化度使其能够形成稳定的水性乳液，对CF进行上浆改性，并通过真空热压制备了CF/PEKK复合材料。研究发现，当水性SPEKK乳液的浓度为0.5wt%时，改性后的CF/PEKK复合材料的弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度分别达到了1 237 MPa、78 GPa和92 MPa，比未改性的CF/PEKK复合材料分别提升了35.5%、5.4%和26.0%。CF/PEKK复合材料力学性能的改善，可能归因于在CF表面引入的SPEKK通过与CF产生氢键、π-π相互作用及与PEKK树脂基体形成π-π相互作用、分子间扩散和缠结等显著增强了CF与PEKK的界面结合。采用水性SPEKK上浆剂对碳纤维表面处理，不会产生环境污染，工艺更加简单，且适合于碳纤维的工业化生产，对于发展国产高性能碳纤维增强热塑性复合材料具有重要意义。

• 单位
  纤维材料改性国家重点实验室; 东华大学