一种基于生物原料的水性聚氨酯浆料，含有强粘附性的儿茶酚结构，用于提升碳纤维/聚酰胺6复合材料的界面性能

《Polymer Composites》：Bio-Based Waterborne Polyurethane Sizing Agent Containing Strong Adhesion Catechol Structure for the Interfacial Enhancement of Carbon Fiber/Polyamide 6 Composites

本研究采用L-赖氨酸二异氰酸酯和蓖麻油合成生物基聚氨酯，经盐形成反应及乳化处理后得到水基浸渍剂。通过引入3,4-二羟基苯甲酸增强碳纤维与基体的界面结合，测试不同浓度浸渍剂对CF/PA6复合材料力学性能的影响，发现2.0 wt%处理可使弯曲强度提升28.3%，界面剪切强度提高52.3%。断裂形貌分析揭示了界面失效机制。该成果为新型水基PU浸渍剂开发提供参考。

　　

摘要

本文采用L-赖氨酸二异氰酸酯和蓖麻油作为原料，合成了一种生物基聚氨酯（PU）。经过盐形成反应和随后的乳化过程，成功制备出一种水基上浆剂。为了增强碳纤维（CF）与上浆剂之间的粘附强度，选择了含有邻苯二酚基团的3,4-二羟基苯甲酸作为中和剂并引入到聚氨酯中。该聚氨酯上浆剂的粒径为124.3纳米，表明其适合长期储存。分别用1.0%、1.5%和2.0%浓度的上浆剂处理碳纤维，所得碳纤维分别记为CF1、CF2和CF3，然后用于制备碳纤维/聚酰胺6（PA6）复合材料。上浆剂显著改善了碳纤维与PA6基体之间的界面结合性能，其中CF2/PA6复合材料的性能提升最为明显。具体来说，处理后的复合材料的弯曲强度、层间剪切强度和界面剪切强度分别比未处理复合材料提高了28.3%、47.5%和52.3%。通过断裂形态分析，阐明了复合材料在受力时的界面破坏机制。这些发现为新型水基聚氨酯上浆剂的开发提供了有价值的参考。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。