使用 3D 打印工艺中酚醛树脂浸渍温度怎么样影响其与碳纤维接触角？

时间: 2024-12-19 09:11:51 |   作者: 反应粘高分子湿铺防水卷材

  碳酚醛是一种在热固性酚醛树脂( thermosetting phenolic resin, TSPR )基体中参加接连碳纤维( continuous carbon fiber, CCF)增强物的复合材料，因为TSPR热固化构成的三维交联结构具有高强度和高硬度等特性，一起CCF弥补了短纤维力学功能的缺乏，碳酚醛既满意热防护需求又满意结构强度需求。

  本文依据前期已提出的分步式接连纤维增强热固性复合材料3D打印战略，提出了一种接连纤维增强热固性酚醛树脂的3D打印制备工艺，规划了纤维浸渍-树脂原位预固化-打印样件后固化的成型办法，系统研讨了酚醛树脂浸渍和固化进程的温度依赖性，剖析了打印参数对样件结构和功能的影响规则，成功制备了力学功能好的接连纤维增强酚醛树脂复合材料。

  本文选用浸渍-原位预固化-后固化的3D打印成型办法制备接连纤维增强热固性酚醛树脂复合材料，成型工艺如图1所示。

  选用德国克吕士公司KRÜSS K100型外表张力仪测定不一样的温度下酚醛树脂的外表张力，选用德国克吕士公司KRÜSSDSA100 型光学接触角丈量仪丈量酚醛树脂和碳纤维的静态接触角，分别在 30 ℃ 、40 ℃ 、50 ℃ 和 60 ℃下测定酚醛树脂的外表张力和与碳纤维的接触角。

  在30 ℃~60 ℃范围内测定酚醛树脂的外表张力和与碳纤维的接触角 ,测验成果如表1所示。在 30 ~ 60 ℃ 温度范围内，酚醛树脂溶液与碳纤维单丝的潮湿角小于90°，阐明两者之间具有比较好的潮湿性，可以不选用其他改良剂或许对纤维外表处理。跟着温度的升高，酚醛树脂溶液的外表张力减小，树脂与纤维的接触角变小。这是因为跟着温度的添加，液体分子更简单在纤维外表铺展，两者之间的潮湿性添加。跟着浸渍温度的升高，树脂溶液会跟着溶剂蒸发而黏度增大，不利于浸渍进程。因而考虑温度对潮湿性和黏度的影响，挑选40 ℃为浸渍温度。

  图4为40 ℃酚醛树脂浸渍后碳纤维的 SEM 相片。此温度下浸渍后树脂会发生活动，黏流态的酚醛树脂均匀地包裹在纤维外表，纤维外表平坦润滑,未呈现翘曲和开裂的状况。在该温度下酚醛树脂的活动性较好，将促进树脂浸渍、包裹纤维，填充内部孔隙缺点以及调整纤维-树脂的散布。从图 3( b)可以精确的看出树脂将纤维丝束有效地黏结在一起，构成一个全体，无明显的孔隙和树脂与纤维的不均匀散布现象。SEM依据成果得出浸渍后复合材料纤维和树脂结合杰出。

  针对接连碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料3D打印成型工艺的技能难题，本文提出了浸渍-原位预固化-后固化的3D打印成型计划，完成了接连碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料的3D打印成型，并研讨浸渍温度对酚醛树脂接触角与外表张力的影响规则。依据成果得出：当浸渍温度为40 ℃ ，纤维-树脂界面结合作用最佳，质料具有成型条件。

  刘陶欣,鲍崇高,董文彩,等.接连碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料的3D打印工艺及功能研讨[J].硅酸盐通报,2022,41(07):2494-2501.