【色母粒产业网】10月30日消息，碳纤维因其出色的拉伸和弯曲强度，在众多行业中大放异彩，但其表面化学惰性和生产缺陷却限制了其更广泛的应用。为了解决这一难题，科研人员们找到了一个妙招——使用水性聚氨酯(WPU)作为碳纤维的上浆涂层。
经过WPU涂层处理的碳纤维，不仅耐腐蚀性和附着力大大提升，更因其表面引入了更多极性官能团，使得纤维的表面能和化学活性显著增强。这就像给碳纤维穿上了一层“强化战衣”，让其机械性能更加出色。然而，传统的聚氨酯涂层仍存在一些不足，如涂层强度不够、粘合强度差等。
据色母粒产业网了解，为了进一步提升WPU上浆涂层在碳纤维工业中的应用性能，科研人员们开始尝试引入具有优异亲水性的氨基磺酸盐链段，并添加能够构建化学交联结构的交联剂。这样一来，不仅增强了聚氨酯的功能，还让其更加环保。其中，蓖麻油(CO)作为一种天然的非食用植物提取物，因其优异的可再生性和延展性而被选中作为软链段，为WPU提供了高度的自交联和支化的柔性网络。
近期，长春工业大学的吴广峰/刘丽团队就成功开发了一种新型磺化生物基水性聚氨酯(SWPU)上浆涂层。这种涂层不仅提高了碳纤维的弯曲和拉伸强度，还成功修复了纤维表面的缺陷，改善了表面粗糙度和润湿性。值得一提的是，该团队采用蓖麻油代替石油基石化产品作为原料，大大降低了石化资源的消耗和污染物的排放。
实验结果显示，这种SWPU上浆涂层表现出良好的热机械性能，分解温度高达297.83℃，韧性也达到了35.24 MJ/m3。经过SWPU上浆处理的碳纤维表面能和拉伸强度分别提升了45.4%和30.7%。这一研究成果不仅为开发高性能、环保型生物基上浆涂层提供了技术支持，还有望推动其在工业化生产中的广泛应用。
