氨化处理对碳纤维表面性能及其复合材料的影响

利用多乙烯多胺溶液作为涂层液,涂覆在碳纤维表面,然后在600℃热处理30 s,水洗后烘干.采用原位红外光谱仪(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、接触角测定仪研究氨化处理前后碳纤维表面组成、形貌以及浸润性的变化.发现碳纤维经过氨化处理之后其表面形成了氨基官能团且氨基官能团以酰胺类形式存在,表面微小凸起减少,与环氧树脂和水的接触角分别降低了22%和32%.用三点短梁法研究碳纤维处理对复合材料层间剪切强度的影响.发现热处理可使复合材料的层间剪切强度提高6.65%;而氨化处理可使复合材料的层间剪切强度提高24%.力学数据表明氨化处理不会影响碳纤维强度.     

温度对碳纤维表面接枝聚丙烯酰胺-丙烯酸乙酯共聚物表面改性效果的影响

采用聚合物接枝的方法在碳纤维表面化学接枝聚合聚丙烯酰胺-丙烯酸乙酯共聚物。探究了反应温度对接枝样品形貌以及界面改性效果的影响。试验表明:当接枝温度为45℃时,碳纤维表面生成了一层表面粗糙、覆盖均匀的聚合物层,纤维各项性能最佳;纤维的表面能大幅度提升,由37.45 m/Nm增加到110.16 m/Nm,提高幅度为194.15%;同时,样品与环氧树脂间的界面结合性能最佳,改性后纤维与环氧树脂间的界面剪切性能由56.45 MPa提高至111.36 MPa,提高了97%。     

水性环氧树脂碳纤维上浆剂的研制与性能分析

通过对环氧树脂进行亲水化改性,使其具有水溶性,再分散制成合适浓度的水性环氧树脂上浆剂,对聚丙烯腈基碳纤维进行上浆.测试上浆剂的性能,观察碳纤维上浆前后纤维的表面形态,并测试纤维的耐磨性、毛丝量及界面剪切强度的变化.结果表明:使用该水性环氧树脂上浆剂上浆后,碳纤维表面形成柔韧光滑的浆膜,耐磨性能提高91.6%,毛丝量减少...     

上浆量对碳纤性能的影响

采用动态接触角测试仪(DCAT)、悬垂度测试仪(ZTD-1)和复合材料层间剪切强度(ILSS)等研究了上浆量对碳纤维表观状态、表面能、直挺度及复合材料界面性能的影响。实验结果表明:适宜的上浆量有助于改善碳纤维表面性能以及与树脂基体的界面结合性能。     

碳纤维/环氧树脂基复合材料增韧改性研究进展

为改善碳纤维/环氧树脂基复合材料的脆性断裂问题,常通过树脂增韧和纤维改性等方式实现。本文从树脂改性、界面改性及结构设计3个方面综述了碳纤维增强环氧树脂基复合材料的研究进展。其中树脂改性主要有纳米材料改性、橡胶弹性体改性及热塑性树脂改性增韧等方式,通过增加填充粒子与树脂基体间键合来提高环氧树脂的韧性;界面改性主要是碳纤维表面改性,通过增加碳纤维表面活性官能团或多尺度进行表面改性,增强碳纤维和环氧树脂之间的界面结合性能,达到复合材料增韧的效果;复合材料结构设计主要是设计纤维铺层角度、厚度、结构,通过结构优化来增强复合材料的韧性。最后分析了3种改性方式存在的问题,并指出3种方式结合使用是未来复合材料改性的研究方向。     

聚丙烯腈基高强高模碳纤维表面处理研究进展

高强高模碳纤维是一种可同时兼顾强度和模量的高性能碳纤维,但其高模量化导致材料表面惰性增加和复合材料层剪切强度下降。表面处理可有效提升高强高模碳纤维的润湿性和表面化学活性。介绍了高强高模碳纤维的制备流程及界面性能演变,阐述及展望了表面处理技术的研究进展与应用前景。     

氨化处理对碳纤维表面性能及其复合材料的影响

利用多乙烯多胺溶液作为涂层液,涂覆在碳纤维表面,然后在600℃热处理30s,水洗后烘干。采用原位红外光谱仪（FT-IR）、原子力显微镜（AFM）、接触角测定仪研究氨化处理前后碳纤维表面组成、形貌以及浸润性的变化。发现碳纤维经过氨化处理之后其表面形成了氨基官能团并且氨基官能团以酰胺类形式存在,表面微小凸起减少,与环氧树脂和水的接触角分别降低了22%和32%。用三点短梁法研究碳纤维处理对复合材料层间剪切强度的影响。发现热处理可使复合材料的层间剪切强度提高6.65％;而氨化处理可使复合材料的层间剪切强度提高24％。力学数据表明氨化处理不会影响碳纤维强度。     

电泳沉积碳纳米管和氧化石墨烯修饰碳纤维表面的研究进展

针对碳纤维表面极性官能团少,化学活性低,与基体间的界面结合强度弱等问题,综述了国内外关于电泳沉积碳纳米管和氧化石墨烯修饰碳纤维提高其复合材料力学性能的最新研究进展。阐述了在不同的电泳沉积工艺下,分别在碳纤维表面引入碳纳米管和氧化石墨烯,对修饰碳纤维表面及其复合材料力学性能的影响。总结了影响电泳沉积修饰碳纤维效果的因素,并提出了相应的建议。展望了电泳沉积修饰碳纤维表面的研究发展方向,指出对碳纤维、碳纳米管和氧化石墨烯进行预处理,添加辅助工艺的电泳沉积设备制造将会成为未来的重要研究方向。     

氢氧化钠处理对GF/VER复合材料界面及力学性能的影响

为改善玻璃纤维(Glass fiber, GF)与乙烯基酯树脂(Epoxy vinyl ester resin, VER)间界面性能，使用氢氧化钠溶液对GF进行表面改性处理。借助扫描电镜、红外光谱仪、万能材料试验机、摆锤冲击试验机等，分析改性前后GF的表面形态与化学结构的变化。测试改性前后GF/VER复合材料的单丝和纤维束界面剪切强度、弯曲强度、抗冲击强度。研究氢氧化钠处理对GF/VER复合材料的界面性能和力学性能的影响。结果表明：经过氢氧化钠溶液处理后，GF浸润性得到改善，表面变得粗糙，表面活性基团增多。单丝和纤维束的界面剪切强度相比改性前分别提升了25.31%、27.48%。GF/VER复合材料的弯曲强度与抗冲击强度相比改性前分别提升了20.96%、25.40%。     

纳米改性碳纤维复合材料及其力学性能

为了改良碳纤维复合材料的层面联结强度,提高复合材料的拉伸和弯曲强度,实验采用纳米级核壳粉末Clearstrength XT100作为增韧剂,按照不同配比质量分数(0%、 1.5%、3.0%、 4.5%、6.0%)配比环氧树脂胶液,采用真空辅助成型工艺并参照实验标准测试碳纤维复合材料试样的拉伸、弯曲等性能,分析Clearstrength XT100纳米改性对增强体/基体结合强度的影响,并以此为目标优化纳米改性工艺。实验结果表明：Clearstrength XT100纳米改性碳纤维复合材料的最优质量分数为2.86%,改性后碳纤维复合材料的拉伸应力提升了18.6%,弯曲应力提升了61.9%。丰富了复合材料纳米改性的相关研究,为后续研究异形曲面结构碳纤维复合材料提供了参考依据。     

碳纤维-环氧树脂复合材料的摩擦学性能研究

为获得一种具有优异摩擦学性能的环氧树脂复合材料,设计制备了碳纤维-环氧树脂复合材料。碳纤维-环氧树脂复合材料以环氧树脂为基体,以碳纤维为增强纤维和润滑相。研究发现该材料摩擦学性能优异,在未添加润滑剂的条件下,复合材料的摩擦系数最低可达到0.10,磨损率最低可达到1.34×10~(-4)mm~3/(N·m)。碳纤维-环氧树脂复合材料的摩擦学性能跟摩擦时形成的环氧树脂润滑膜有关,也跟碳纤维的润滑和断裂剥落有关。     

黄麻纤维毡增强复合材料的力学性能研究

文章对黄麻纤维进行表面处理,并制作纯黄麻纤维以及与碳纤维混杂的针刺毡;采用真空辅助树脂传递模塑法制备黄麻纤维毡增强乙烯基树脂复合材料,并测试其力学性能.结果表明:碱处理和双氧水处理后黄麻纤维表面杂质被去除,复合材料的界面性能得到改善,综合力学性能得到提高;黄麻/碳纤维混杂增强复合材料的拉伸性能提高更为显著,拉伸强度和拉伸模量比未处理纤维毡增强复合材料分别增加了146.2%和43.6%,但其弯曲性能却低于其他两种处理后的黄麻增强复合材料.     

多尺度增强铝基复合材料的制备与性能

借助电泳沉积工艺在碳纤维表面加载碳纳米管(CNTs),构建CNTs-碳纤维多尺度增强体,采用等离子体热压活化烧结工艺制备CNTs-碳纤维多尺度增强铝基复合材料。通过扫描电镜、致密度测试和拉伸强度测试,对铝单体、碳纤维增强铝基复合材料和CNTs-碳纤维多尺度增强铝基复合材料的表面形貌、微观结构、致密度、力学性能,以及断口形貌进行分析。结果表明:碳纤维表面引入CNTs,可改善复合材料界面结合,提升铝基复合材料力学性能,与铝单体、碳纤维增强铝基复合材料相比,拉伸强度分别提高了105.45%和27.68%,证实了引入CNTs提升复合材料力学性能的有效性。     

2.5D碳纤维/环氧树脂复合材料的电磁波传输性能研究

采用自由空间法研究不同碳纤维体积分数、不同型号和产地碳纤维的2.5D碳纤维/环氧树脂复合材料的电磁波传输性能,测试2.5D碳纤维/环氧树脂复合材料散射参数S,计算其对电磁波的反射损耗、吸收损耗、透射率和反射率。结果表明:2.5D碳纤维/环氧树脂复合材料在电磁波传输过程中以吸收电磁波为主,最佳吸收波段为Ku波段(12.0~18.0 GHz);碳纤维种类对2.5D碳纤维/环氧树脂复合材料的吸波性能的影响较小;碳纤维束越粗,2.5D碳纤维/环氧树脂复合材料吸波性能越好。     

阻燃型碳纤维/环氧树脂复合材料的制备

为研究碳纤维对环氧树脂的阻燃性的影响,以高温模压的方法制备了碳纤维/环氧树脂复合材料,并研究了碳纤维的含量对该复合材料性能的影响。结果表明:碳纤维的长度在1-3mm时,能够容易地分散在环氧树脂中,且当碳纤维的含量为1.0wt%时,试件的阻燃性能最佳。UL-94水平燃烧测试表明,该含量下的碳纤维/环氧树脂复合材料的燃烧级别由FH-3提高到了FH-2。     

表面改性UHMWPE纤维黏结性的有限元分析

采用铬酸氧化法及吡咯气相沉积聚合法处理UHMWPE纤维。测定纤维与环氧树脂界面的剪切强度;用有限元法模拟处理后UHMWPE纤维与环氧树脂界面的剪切强度,将所得结果与实验值进行比较。研究结果表明:铬酸处理后纤维与环氧树脂界面剪切强度模拟值与实验值较一致,且模拟值略高于实验值;随吡咯气相沉积聚合时间延长,聚吡咯/UHMWPE纤维与环氧树脂界面剪切强度的模拟值与实验值越接近,沉积1 h时,剪切强度模拟值与实验值最接近。     

蚕丝包覆对碳纤维束及其复合材料电热性能的影响

为了进一步提高碳纤维及其复合材料的电热性能,文章采用空心锭子纺丝法制备一系列蚕丝包覆碳纤维复合丝,并采用真空模塑方法制备蚕丝包覆碳纤维复合丝/环氧树脂复合材料。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)观察蚕丝包覆碳纤维复合丝的形貌,通过直流稳压电源和红外热成像仪探讨碳纤维束和包覆纱及其复合材料的电热性能。结果表明：蚕丝包覆碳纤维复合丝的电阻随蚕丝包缠度的增加而降低,当包缠度达到最大(包覆度100%)时,包覆纱的电阻降低了5.54%,其复合材料电阻降低了10.4%;当外加电压为2.2 V时,包缠度最大的包覆纱温度为52.2℃,相比于未包覆的碳纤维束的43.8℃增加了19.2%,同样的电压下,包缠度最大的包覆纱复合材料温度为123.47℃,比碳纤维复合材料温度(114.85℃)增加了7.5%。显示了蚕丝包覆对碳纤维及其复合材料的电热性能有显著的提升作用。     

碳纤维表面改性处理及其基本性能表征

为改善碳纤维与树脂基体之间的界面性能,提高碳纤维的摩擦性和表面浸润性,以T300碳纤维为原料,在空气条件下采用低温等离子体技术对碳纤维表面进行改性处理。通过正交试验分析法,得到等离子体处理的最佳方案;通过场发射扫描电镜观察得出,经过改性处理后的碳纤维表面变得凹凸不平且具有明显的剥离现象,表面粗糙度增加;通过傅里叶红外光谱测试分析得出,等离子体处理后碳纤维表面引进了-CH2-0H和-COH等新的官能团。等离子体处理使得碳纤维断裂强力减小,摩擦性能提高,表面浸润性提高。在制备碳纤维复合材料时有利于纤维与树脂的结合,利于碳纤维复合材料的制备。     

碳纤维纬编针织复合材料弯曲性能研究

采用碳纤维在电脑横机上编织了5种不同组织结构的纬编针织物,将其作为复合材料增强体,选用环氧树脂为基体,采用手糊法复合工艺制成复合材料板材。测试分析了5种复合材料的弯曲应力和挠度,探究了碳纤维纬编针织复合材料的横纵向弯曲性能。试验表明,纬编针织物复合材料的纵向弯曲强度大于横向弯曲强度,且复合材料的弯曲性能与其组织结构、纱线取向、承载纱线根数等因素有关。     

叠层针刺工艺参数对碳纤维复合材料力学性能的影响

采用叠层针刺工艺方法,制备缎纹布/网胎碳纤维针刺预制体,并进行树脂基复合,得到碳纤维复合材料。测试其力学性能,探究不同针刺密度、针刺深度对其拉伸性能和层间剪切性能的影响。结果表明:随着针刺密度、针刺深度的增加,碳纤维复合材料拉伸性能呈下降趋势,其层间剪切性能呈先增后减趋势;针刺深度对拉伸性能、层间剪切性能的影响比针刺密度更显著。在针刺密度25刺/cm~2、针刺深度13 mm的工艺参数下可获得综合力学性能较优的缎纹布/网胎叠层针刺复合材料,其拉伸强度为253 MPa、层间剪切强度为31.24 MPa。