上漿劑是均勻覆蓋在碳纖維表面的一層薄薄的樹脂層，其在纖維中的質量分數為0.3%～1.2%。上漿劑的首要功能就是將大量的單絲集束成一束，防止纖維起毛松散，同時也為碳纖維布以及三維編織體提供可能；另外碳纖維在生產和編織的過程中會與多個滾軸摩擦，如果沒有上漿劑層的保護，碳纖維單絲很容易斷裂，從而使纖維本體的強度降低。

為符合日趨嚴格的環保法規，發展水性、無有機溶劑上漿劑已成為該領域的一個重要研究方向。但是通過攪拌等傳統方式制備的水性上漿劑，存在乳液粒徑較大，且不均勻和不穩定等問題。另外，目前上漿劑的表征手段主要是粒徑和使用性能評價，但這些測試方法均不能表征分散穩定性，以及原始狀態下填料與液體介質之間的相互作用。

對于固液兩相體系，在固體相表面會附著一層液相分子，這些液相分子因固體相的吸附作用而運動受限。但未與固體相接觸的液相分子運動是自由的，液相分子的馳豫時間（relaxation time）與它所處的運動狀態密切相關，自由狀態的液相分子的核磁馳豫時間要比束縛狀態的液相分子的馳豫時間長得多，兩者相差約2~3個數量級。因此，可以利用低場核磁共振技術來測量懸浮液體系的馳豫時間，研究固體顆粒在溶劑中的分散性和穩定性等問題。

為了解決上述技術問題，我們提供了用TRILOS超高壓納米均質機，分散水性上漿劑的方法，并采用LISICO分散均質分析測試儀，測試樣品的穩定性。  

一．  TRILOS超高壓納米均質機介紹

TRILOS超高壓納米均質機采用高壓噴射原理，能夠在短時間內產生巨大的剪切力，碰撞力，氣穴力，從而將大量能量集中作用于物料，使物料的成分以完全的均質的狀態存在，能夠大幅提升效率。

TRILOS超高壓納米均質機不堵不漏，采用10寸工業觸控屏，可實時監控壓力曲線圖，最高壓力可達4000bar。

圖1 均質機原理圖

二． 實驗描述

將預混后的水性聚丙烯上漿劑，用TRILOS超高壓納米均質機（2000bar）進行處理，并研究不同均質次數（1-5次）對樣品的分散穩定性的影響。采用LISICO分散均質分析測試儀，測試樣品的穩定性。

圖2 TRILOS ND100超高壓納米均質機

三． 分散穩定性樣品制備

1.  用1ml一次性注射器將待測樣品轉移至2ml色譜瓶，用紙巾擦拭干凈瓶口殘留樣品，蓋緊瓶蓋；

2.  將上述樣品放入核磁試管中，然后放入干式恒溫器32℃恒溫30分鐘。

四． 實驗參數

使用LISICO核磁共振應用分析軟件V4.0，CPMG序列，選擇LISICO懸浮液測試包，進行測試。

五． 實驗方法

將樣品依次放入核磁線圈中進行測試，測試樣品的T2弛豫時間。

圖3 LISICO分散均質分析測試儀

六． 測試結果

圖4 均質前后樣品的T2弛豫時間

上圖是均質前后樣品的T2弛豫時間。其中，樣品1-0是原樣，樣品1-1至1-5分別是將樣品1-0用TRILOS超高壓納米均質機（2000bar壓力）處理1-5次得到的產物。對于同一體系配方樣品來說，弛豫時間越小，表明溶劑分子與分散液的作用力越大，分散液就越穩定，分散穩定性就越好。從圖可知，相比原樣1-0，均質后的樣品的T2弛豫時間大幅減小，分散穩定性也更好，表明高壓均質有助于樣品的有效分散。其中，均質5次后得到的樣品的穩定性達到最好。

用激光粒度儀測試均質前后纖維上漿劑的粒徑分布情況。從表可以看出，均質后的樣品的粒徑有明顯的下降。其中，均質5次后，樣品的D50粒徑從2.2μm下降到了0.6μm，D90粒徑從16.7μm下降到了1.3μm。說明內部的團聚被大幅打開。    

七． 小結

TRILOS超高壓納米均質機，對纖維上漿劑有良好的分散作用。經過高壓均質處理后，樣品的粒徑大幅減小，均勻性和分散穩定性顯著提高。

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