自乳化水性聚酰亚胺浆料的制备及其对碳纤维增强热塑性聚合物力学性能的改善

摘要整理

碳纤维增强热塑性聚合物（CFRTP）在汽车、航空和航天领域应用广泛。然而，传统用于热固性复合材料的环氧碳纤维浆料因其高成型温度和与热塑性基体的不相容性，不适用于高性能CFRTP。本研究设计并合成了具有多乙氧基侧链的半芳香族聚酰亚胺（PAI）主链结构，通过点击反应和无溶剂聚合实现。采用自乳化技术（无需表面活性剂）制备了水性PAI浆料。制造了CF/PEEK（聚醚醚酮）和CF/PEI（聚醚亚胺）复合材料。结果表明，新型PAI具有优异的热稳定性和溶解性，PAI浆料在6个月储存后保持稳定。复合材料的力学性能和水热老化抗性得到改善。与商用浆料碳纤维（eCF）/PEI相比，自制浆料碳纤维（sCF）/PEI的弯曲强度提高35.2%至753.47 MPa，老化后的强度保留率也显著提高。通过量子化学计算揭示了界面增强机制，发现PAI与PEI、PEEK之间存在π-π堆积和氢键相互作用。

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