炭纤维表面处理对CF/PI复合材料界面性能的影响(英文）

在基体和成型工艺一定的条件下，炭纤维（CF）的表面状态决定了复合材料的界面性质通过空气冷等离子体处理、表面接技NA-酸酐和表面徐没涂层的方法对炭纤维进行表面改性：采用界面微脱粘测试技术表征不同表面处理方法对炭纤维／聚酰亚胶树脂复合材料界面剪切强度的影响；并应用TEM和图像处理技术对其界面进行直观表正计算出不同界面层厚度     

酚醛树脂表面处理剂对炭纤维增强环氧树脂复合材料界面强度的影响

采用酚醛树脂作为炭纤维表面处理剂, 可以显著提高多种炭纤维和环氧树脂界面强度。通过XPS、AFM、SEM和层间剪切强度等方法, 研究了不同浓度的酚醛树脂表面处理剂对炭纤维增强环氧树脂复合材料层间剪切强度、炭纤维表面元素和化学键组成的影响, 以及炭纤维增强环氧树脂复合材料断面微观形貌的变化。XPS和AFM分析结果表明酚醛树脂和炭纤维表面发生了化学反应, 而且酚醛树脂处理剂浓度越高, 和炭纤维表面发生反应的基团也越多, 表面越光滑平整, SEM和层间剪切强度研究表明酚醛树脂处理后的复合材料界面粘结性能得到很大的改善, 而且界面粘结性能强烈依靠处理剂浓度。      

界面对三维编织复合材料的吸湿行为的影响

研究了不同界面结合状况的三维编织炭纤维增强环氧树脂复合材料的吸湿行为，通过对炭纤维表面氧化处理提高了复合材料的界面结合强度。对复合材料的断口和吸湿复合材料的表现形貌进行了SEM观察。结果表明，吸湿过程满足Fick扩散；强界面结合抑制了三维编织复合材料吸湿，降低了水的扩散系数。     

链长对炭纤维/聚芳基乙炔复合材料界面性能的影响

采用在炭纤维表面接枝含有不同链长的偶联剂的方法, 研究了链长对炭纤维/聚芳基乙炔复合材料界面性能的影响。纤维和树脂的浸润性通过纤维表面能的测定以及纤维表面能和浸润性的讨论进行了评价。通过复合材料界面剪切强度测试以及断口形貌分析对炭纤维/聚芳基乙炔复合材料的界面性能进行了研究。结果表明, 随着炭纤维表面链长的增长, 炭纤维/聚芳基乙炔复合材料的界面粘结性能随之提高。界面粘结性能的提高主要归因于接枝于炭纤维表面的偶联剂的分子链和聚芳基乙炔树脂分子链发生了物理缠结作用, 并且这种缠结作用随着纤维表面分子链的长度的增加而增强。      

电化学氧化对炭纤维界面性质的影响

对粘胶基炭纤维进行电化学氧化表面处理，对表面处理前后的炭纤维进行强力测试，分析表面处理条件对炭纤维强度的影响，通过测定炭纤维与几种浸润液的接触角，分析了电化学氧化表面处理对炭纤维浸润特性的影响，在电镜下观察表面处理前后炭纤维表面形貌的变化，并测其比表面积的变化，分析处理条件对其表面粗糙度的影响，通过炭纤维的拉曼散射，分析表面处理前后炭纤维表面微晶大小的变化，最后，对处理前后炭纤维的相关性能指标进行比较，分析其性能变化的机理及其性能变化对炭纤维复合材料界面粘结性能的影响。     

湿纺和干湿纺炭纤维的表面结构分析

采用SEM、AFM及XPS等测试技术对湿法和干湿法制备的炭纤维的表面形貌、组织结构及化学组成进行了表征,分析材料的微观组织对复合材料界面的影响.研究结果发现,湿法炭纤维表面粗糙度大,沿纤维轴向沟槽深浅不均匀,且走向杂乱,有利于与复合材料中的基体树脂产生物理机械锁合作用,促进界面粘结;湿法炭纤维的表面含氧量和含氮量高于干湿法炭纤维,且表面活性同样高于干湿法炭纤维,有利于与基体树脂发生化学反应,形成较强的界面作用,从而使湿法炭纤维复合材料的层间剪切强度比干湿法炭纤维提高了13.92％.     

炭纤维表面化学结构对其增强环氧树脂基复合材料性能的影响

采用阳极氧化法对炭纤维的表面进行处理,通过改变氧化程度制备具有不同表面化学结构的炭纤维,并将其作为增强体再制备成复合材料。研究了炭纤维表面化学结构对其增强环氧树脂基复合材料性能的影响。结果表明,阳极氧化处理后炭纤维表面活性大幅提高,O,N元素含量分别由处理前的3.10%,1.12%提高到处理后的13.07%,5.96%;当电流密度低于15A/m2时,O/C,N/C值越高越有利于炭纤维表面与环氧树脂基体之间的界面黏合;在含氧官能团中,-COOH是决定炭纤维/环氧树脂基体间化学键合强度高低的关键因素。     

高性能CFRP增强纤维表面状态分析及性能研究

为研究高性能炭纤维的表面特征及炭纤维与环氧树脂基体之间的界面结合,获得高性能的结构型炭纤维/环氧树脂复合材料(CFRP).采用红外光谱、扫描电镜、X射线光电子能谱仪、单向板、NOL环、Φ150 mm压力容器等方法,对炭纤维/环氧树脂复合材料(CFRP)3种高性能炭纤维表面状态及复合材料性能进行了系统研究.结果表明,3种炭纤维表面涂层均能参与环氧基团固化反应在界面上形成化学键;UT500系列炭纤维表面轴向沟槽可与树脂基体通过物理"机械啮合"作用形成更强的界面结合;UT500-12K炭纤维/E-51单向板剪切强度为91.46 MPa,NOL环剪切强度为77.16 MPa,分别比T700-12K/E-51体系高约40%.CFRP复合材料中炭纤维的微观结构、表面活性是决定复合材料界面结合的重要因素,直接影响复合材料制品的含胶量,进而影响其综合力学性能.     

炭纤维表面氧化处理对其力学性能的影响

对炭纤维进行表面氧化处理不仅可以改善纤维增强复合材料的界面状况,而且可以改善纤维自身的力学性能.TX-3和HTA纤维的液相(HNO3、H2O2)和电化学表面氧化处理的结果表明,在氧化处理的不同阶段,纤维的抗拉强度和弹性模量表现出不同的升降规律,从纤维表面特性的角度对这一现象的原因进行了解释.电化学表面氧化处理时,电解质的浓度和氧化电流对炭纤维的抗拉强度和弹性模量有显著影响.     

苯酚电聚合膜修饰炭纤维表面对 环氧基复合材料性能的影响

将连续炭纤维束用自制的空气梳分散成单丝状长带后, 通过采用循环伏安法的电化学方法将单体苯酚在炭纤维表面聚合成膜, 对炭纤维进行表面修饰, 以提高复合材料中炭纤维与树脂基体的界面粘结性能。红外光谱分析表明, 苯酚电聚合膜能够增加炭纤维表面的羟基、 醚键等活性官能团, 从而提高炭纤维与环氧树脂基体的界面粘结强度。与未进行表面修饰的炭纤维增强环氧树脂复合材料相比, 以聚苯酚膜修饰的炭纤维单丝带增强的环氧树脂基复合材料横向拉伸强度最大提高了90%, 纵向拉伸强度最大提高了45%, 层间剪切强度最大提高了110%。实验也表明, 将炭纤维束分散成炭纤维单丝带后能够更有效地增强复合材料的各项力学性能。      

碳纤维(CF)表面接枝对聚酰亚胺(PMR-15)基复合材料界面性能的影响

通过冷等离子体连续表面接枝技术对CF进行表面处理,采用XPS对CF表面组成及特征基团变化进行分析。同时测定了CF/PMR-15层间剪切强度、拉伸强度和冲击强度,研究了表面接枝对CF/PMR-15界面强度和韧性的影响。      

短切炭纤维表面改性及其增强聚四氟乙烯复合材料性能的研究

采用偶联剂对短切炭纤维表面改性,然后和聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）粉料混合,冷压成型,烧结固化等手续制备了短切炭纤维增强ＰＴＦＥ复合材料。研究了不同类型偶联剂,其最佳用量和表面改性的工艺条件。结果表明,复合材料的力学性能和耐化学腐蚀性能均优于同类材料。     

Cu-CF/EP复合材料导电与阻尼性能研究

研究不同长径比的碳纤维(CF)对环氧树脂阻尼性能的影响,从结构设计上对CF镀铜处理,采用SEM对镀铜CF(Cu-CF)进行验证,并研究Cu-CF/EP复合材料的力学、导电以及阻尼性能。结果表明:CF表面镀铜均匀;加入较少量大长径比CF能很好地提高复合材料的冲击强度,但是弯曲强度却明显降低,而加入较多的小长径比CF对材料的力学性能有所增强。此外CF-P3200能很好地提高复合材料的导电性能和阻尼性能。     

炭纤维表面官能团异氰酸酯化及阴离子接枝尼龙6研究--(Ⅳ)接枝对CF/PA6复合材料界面形态的影响

利用偏光显微镜(PLM)研究了炭纤维(CF)表面异氰酸酯化及其阴离子接技尼龙6(PA6)对CF／PA6复合材料界面形态的影响，考察了纤维表面化学性质、结晶温度对CF／PA6复合材料界面形成横晶的影响。结果表明．在低于初始结晶温度至接近熔点范围内，PA6在未接枝与接枝CF表面均可以形成横晶，结晶温度低形成的横晶不致密、不完整，纤维诱发横晶的能力小．结晶温度高形成的横晶完整而致密，纤维诱发横晶的能力大。在相对较低的结晶温度下，接枝CF比未接枝CF具有较高的诱发横晶能力，同时诱发的横晶致密度高且完整性好。     

粘胶基炭纤维技术经济问题浅析

通过简述粘胶基炭纤维生产技术的发展概况和国内外市场情况,可看出国内外差距越来越大。粘胶基炭纤维具有其它纤维不可替代的优异性能,国内市场严重的供不应求。从技术角度分析其发展的制约因素,原丝质量制约其产品性能,投资比较大、成本较高,生产研究的投入不足制约其发展。同时简单分析了其社会效益,对我国粘胶基炭纤维发展提出了几点建议。     

碳纤维不同分布的碳纤维-铜复合材料的电导率

将碳纤维按不同方式分布与铜粉混合热压, 制取复合材料, 测定了碳纤维含量与分布方式对复合材料电导率的影响。给出了测定结果, 为复合材料的结构设计提供了一定的依据。      

碳纤维增强Al-4.5Cu复合材料的凝固组织、偏析及性能的研究

铸造金属基复合材料的凝固决定着材料的机械性能.本文中研究了凝固冷却速率对CF/Al-4.5Cu复合材料的显微组织、偏析及机械性能的影响.实验结果表明,挤压铸造CF/Al-4.5Cu复合材料凝固过程中,α-Al相首先在纤维间隙中开始形核,并逐渐向纤维表面生长,而共晶θ-Al₂Cu相依附CF表面形核并长大.随着凝固冷却速率的降低,θ相的形态从块状转变为颗粒状,析出量逐渐减少,Cu元素显微偏析逐渐降低,复合材料的抗弯强度逐渐提高.另外,CF/Al-4.5Cu复合材料由于其强的界面结合力,其断裂特征为脆性断裂,断口形貌表现为平切型.     

聚醚砜酮树脂基碳纤维复合材料的性能研究

以含二氮杂萘联苯型聚醚砜桐（PPESK）树脂为基体，填加短碳纤维（CE）用溶液共混共沉淀，热压模塑方法研制出PPESK基碳纤维复合材料，研究了CF处理方法，CF含量，等离子体处理材料表面及摩擦条件（如线速度）对材料的摩擦磨性能的影响，利用KYKY100B扫描电镜观察材料磨损表面，分析了PPESK树脂及其复合材料的磨损机理，摩擦磨损实验结果表明PPESK／CF与纯树脂相比，摩擦系数减小1倍，磨损率下降2个数量级，纯树脂的磨损机理主要是创削磨损和粘着磨损，而复合材料的磨损特性主要表现为粘着磨损，且具有优异的耐热性能，是一类新型无油自润滑的耐高温低摩擦材料。     

电泳沉积氧化石墨烯的碳纤维表面改性及其增强环氧树脂复合材料界面性能

采用超声辅助电泳沉积法,以异丙醇作为溶剂,在连续碳纤维(CF)表面沉积一层氧化石墨烯(GO),对CF表面进行改性。再经200℃高温处理来增强(GO)与CF之间的黏合性,从而增加CF/环氧树脂(EP)复合材料的界面结合强度。利用SEM和AFM对改性前后CF的表面形貌及微观结构变化进行了表征,通过XPS对改性前后CF表面官能团的变化进行了检测。结果表明,在CF表面沉积GO并经200℃处理后,有效地部分还原了GO(RGO),填补或桥联了CF表面缺陷,使改性后CF的拉伸强度提高了34.58%。同时,高温处理使RGO与CF之间生成牢固的化学键,从而提高了RGO与CF之间的结合强度,最终使RGO-CF/EP复合材料的界面剪切强度(IFSS)提高了69.9%。