气液双效法对碳纤维力学性能的影响

讨论了气液双效法表面处理对炭纤维力学性能，特别是对抗拉强度和断裂伸长的影响。证明气液双效法表面处理能明显提高炭纤维的抗拉强度的断裂伸长，其效果浸润涂层后炭纤维的增重量和气相氧化程度有关。对抗拉强度较低的炭纤维其补强效果更好。     

从断裂模式分析CFRP的界面性质

从炭纤维增强树脂基复合材料的剪切断裂模式出发，讨论了炭纤维经瞬时高温空气氧化法和气液双效法表面处理后，ＣＦＲＰ的断裂模式与界面性质的关系。证明气液双效法表面处理炭法纤维所制ＣＦＲＰ与空气氧化法表面处理后的ＣＦＲＰ相比不仅增加了ＣＦＲＰ界面粘结强度，其ＩＬＳＳ可能达到了９０－１１０ＭＰａ，而且增加了ＣＦＲＰ的断裂韧性。     

XRD对表面处理炭纤维表面结构的分析

利用XRD分析了瞬时高温空气氧化法和气液双效法表面处理对炭纤维表面结构，特别是激昂厚度的变化。结果表明经表面处理后炭纤维表面有细晶化的趋势，这将有利于CFRP的界面粘结。     

RAMAN光谱对表面处理炭纤维表面结构的分析

利用Raman光谱分析了瞬时高温空气氧化法和气液双效法表面处理对炭纤维表面结构，特别是微晶大小和表面无化程度的变化。得出经表面处理后炭纤维表面有细晶化和无序化程度增加的趋势，这将有利于CFRP的界面粘结和层间剪切强度的提高。     

炭纤维空气氧化动力学分析

应用均匀减厚模型和自催化模型以及Sestak和Satava分别提出的许多不同的机理函数,对空气氧化和气液双效法表面处理CF表面的空气氧化进行动力学分析。结果表明炭纤维空气氧化符合均匀减厚收缩模型和FI反应动力学模型。     

XPS对瞬时高温空气氧化法和气液双效法表面处理炭纤维的分析

利用XPS研究了瞬时高温空气氧化法和气液双效法表面处理炭纤维的表面氧含量和含氧官能团的变化。表明,经表面处理后,炭纤维表明氧含量增加。羧基减少,但羰基或羟基的增加增强了CFRP界面的粘结情况,提高了CFRP的层间剪切强度。并对上述两种方法进行了比较。发现羟基是增强CFRP界面粘结强度的主要基因;羰基可能是增强CFRP断裂韧性的基因。     

高温空气氧化对炭纤维力学性能的影响

讨论了炭纤维瞬时高温空气氧化对炭纤维力学性能的影响，特别是对抗拉强度的影响。结果表明在合适的空气氧化条件下，空气氧化表面处理能提高炭纤维的抗拉强度，但是其操作范围很小，不易稳定。     

电解氧化刻蚀提高抗拉强度的研究

用电解氧化刻蚀的方法，对通用级（类似T－300型）PAN基炭纤维进行处理。研究了电解电流密度、电解液浓度、电解处理时间对炭纤维抗拉强度的影响。结果表明：在优化工艺条件下，炭纤维的抗拉强度可由3.73GPa提高到5.21GPa。利用X射线粉末衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、氮气吸附法等测定了处理前后炭纤维的微晶尺寸、表面官能团、表面形貌、比表面积和表面孔径的变化，探讨了电解氧化刻蚀提高炭纤维抗拉强度的机理。     

用煤焦油研制通用级沥青炭纤维

以武钢煤焦油为原料,通过原料净化、可纺沥青的调制、沥青纺丝、沥青纤维不溶化和不熔化纤纤维炭化工艺研制通用级炭纤维。所得通用级沥青炭纤维样品平均直径为１１．６μｍ,平均抗拉强度为９０５ＭＰａ,平均模量为４２．２ＧＰａ,平均断裂伸长为２．１４％。     

空气氧化刻蚀提高PAN基炭纤维抗拉强度的研究

用空气氧化刻蚀（附浸渍预处理）的方法对通用级（类似T－300）PAN基炭纤维进行处理。以NaOH,HNO3,H2SO4,(H2SO4 KMnO4)为浸渍液，研究了直接空气氧化刻蚀中的氧化温度，氧化时间，浸渍液浓度等因素对炭纤维抗拉强度的影响。结果表明：在优化工艺条件下，炭纤维的抗拉强度可由3．73GPa提高到4．52GPa。     

芳纶、碳纤维混杂工艺对环氧复合材料拉伸性能的影响

研究了铺层参数及纤维表面处理对芳纶纤维、碳纤维混杂增强环氧复合材料(简称混杂复合材料)纵向拉伸性能的影响。结果表明，该混杂复合材料的纵向拉伸强度均低于混合定律的预测值，表现出明显的混杂负效应。铺层顺序对材料纵向拉伸强度及断裂伸长率有显著影响，界面数越多，纵向拉伸强度和断裂伸长率越大；界面粘接性能的改善可提高混杂复合材料的拉伸强度和断裂伸长率，但对它的弹性模量没有显著影响。     

空气氧化法对CFRP力学性能的影响

讨论了炭纤维经瞬时高温空气氧化法表面处理后，炭纤维增强树脂基复合材料的力学性能。特别是层间剪切强度的变化情况。结果表明瞬时高温空气氧化法表面处理能提高ＣＦＲＰ的界面粘结强度，其ＩＬＳＳ随空气氧化温度提高而提高。虽然ＩＬＳＳ也能提高到９０ＭＰａ以上，但同时增加了复合材料的脆性炭纤维抗位强度也会严重下降。     

炭纤维增强热塑性工程塑料的研制

研究炭纤维在尼龙、聚甲醛两种工程塑料中的含量对复合材料抗拉强度、冲击强度及耐磨性的影响，并利用扫描电子显微镜观察复合材料的界面结构。结果表明，在CF／PA1010复合材料中，当炭纤维含量达到30％时，抗拉强度达到127．6MPa，耐磨性显著提高。     

炭黑在沥青基短切碳纤维补强天然橡胶中的作用

研究炭黑及沥青基短切碳纤维表面臭氧改性对碳纤维填充天然橡胶(NR)硫化胶物理性能的影响。结果表明:臭氧改性后,碳纤维的涂覆层基本去除且表面粗糙度明显增加;碳纤维/NR复合材料拉伸断面中碳纤维表面光滑且与NR发生明显脱粘,复合材料物理性能较低;填充30份炭黑N330后,碳纤维/NR复合材料物理性能显著提高,炭黑/短纤维/NR复合材料和炭黑/臭氧改性碳纤维/NR复合材料的拉伸强度分别达到18.6和26.9 MPa,较碳纤维单独填充时分别提高了431%和627%;碳纤维与炭黑具有类似的微观结构,炭黑在碳纤维补强NR时起到桥梁作用,从而大大增强了两者间的界面强度。     

短切CF增强TPEE热塑性复合材料的注射成型及力学性能研究

以热塑性聚酯弹性体(TPEE)为基体材料,8 mm短切碳纤维(CF)为增强材料,制备CF/TPEE复合材料。材料通过双螺杆挤出系统混合塑化、挤出造粒后,再经过注塑成型制备成标准拉伸试样,通过力学性能测试及微观结构观察,系统研究了碳纤维含量和等离子表面处理对CF/TPEE复合材料拉伸性能的影响。结果表明,当碳纤维含量为20%时,CF/TPEE复合材料的拉伸强度最大,为39.08 MPa;相比于纯TPEE,其拉伸强度提高了217%;经过等离子表面处理后,拉伸强度进一步提高了5%。结合拉伸后断面的SEM图发现,注塑试样表层碳纤维取向度高,而近中区和中心层取向度相对较低,这是注射CF/TPEE复合材料拉伸性能提高效应不明显的主要原因。     

体育器材用CFRPA6复合材料的制备及其性能

采用碳纤维(CF)改性聚酰胺(PA)6,从而获得PA 6/CF复合材料。结果表明:CF被浓硝酸氧化后,表面会引入碳氮、碳氧等极性基团,增加了PA 6与CF的界面反应活性;CF经浓硝酸处理后表面有许多沟槽出现,增大的表面积对PA 6与CF间机械锁合有利;随着浓硝酸处理CF时间的延长,复合材料的悬臂梁缺口冲击强度略有提高,拉伸强度提高较大;CF被过度氧化时,复合材料的缺口冲击强度、拉伸强度均降低;经浓硝酸氧化处理后,增强了CF界面黏结效果,CF被PA 6紧密包覆,断裂时两者有黏结现象发生;未经浓硝酸处理的样条在纤维拔出后会留下大量空洞,经浓硝酸处理后CF表面极性基团增加,提高了CF与基体树脂的黏结强度。     

酸化石墨烯改性环氧树脂及其碳纤维复合材料力学性能研究

针对石墨烯在复合材料增强增韧上的应用,对石墨烯进行了酸化处理,采用超声分散方法制备酸化石墨烯/环氧树脂(EP)浇注体,并在此基础上制备了酸化石墨烯/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)复合材料。分别利用红外光谱和透射电镜表征了酸化石墨烯表面结构和微观形貌,利用拉伸、弯曲、冲击等机械测试手段评价了酸化石墨烯改性EP和CF-EP的力学性能,并利用扫描电镜对复合材料拉伸断面形貌进行观察。试验结果表明:石墨烯酸化处理后,成功在表面引入了羟基、羧基等极性基团;酸化石墨烯可对EP和CF/EP进行有效增强增韧,当其添加量为0.2wt%时,EP拉伸强度和冲击强度分别提高了23.3%和109.8%,CF/EP拉伸强度、弯曲强度分别提高了6.0%和10.6%,当酸化石墨烯添加量为0.5wt%时,CF/EP复合材料层间剪切强度提高了7.4%。微观形貌分析表明,酸化石墨烯对CF/EP增强改性主要是通过对EP进行增强增韧,同时提高CF和EP之间的界面性能来实现的。     

CF／GF混杂增强聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的拉伸性能

ＣＦ／ＧＦ混杂增强聚甲基丙烯酸甲酯复合材料采用单丝铺层工艺压制成型。复合材料中聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）基体体积含量为５０％时，理论计算和力学实验结果表明其拉伸强度和拉伸模量符合“混合律”，ＣＦ与ＧＦ体积含量各为５０％时，其拉伸强度出现最低值。