碳纤维表面处理与上浆综述

综述了碳纤维的表面处理的方法,特别介绍了电化学氧化表面处理,碳纤维表面的化学表征。同时还介绍了乳液型上浆剂并对上浆工艺作了探讨。     

不同处理方法对碳纤维表面形态及Cf/C复合材料强度的影响

采用浓硝酸和电化学两种不同的表面处理技术,对碳纤维表面处理,利用SEM对纤维表面进行了分析,并对其所制备的Cf/C复合材料抗弯性能进行了测试.结果表明:采用低电压,短时间处理,对碳纤维表面作用较温和,粗糙度和比表面积增加,对复合材料的增强效果较浓硝酸氧化处理的显著.经10V,10min处理后,纤维表面出现"松树皮"状凸起,复合材料力学性能下降.电化学处理碳纤维以提高复合材料界面性能的机理至少包括薄弱外层的去除和对纤维表面的刻蚀两种作用,在混合作用中,对纤维表面刻蚀作用占据主导地位.     

Effects of Υ-ray irradiation on carbon fiber surface graft modification

为提高碳纤维／环氧树脂复合材料的界面粘结性能,采用7射线共辐照接枝方法对碳纤维表面改性,利用X光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、电子万能材料试验机,研究了在缩乙二醇丙酮溶液和环氧氯丙烷丙酮溶液中经200kGy剂量的Υ射线辐照接枝后,碳纤维的表面化学元素及官能团组成、表面形貌、复合材料剪切断面形貌及其层间剪切强度（ILSS）的变化。研究表明,缩乙二醇类接枝液的接枝效果较理想,碳纤维接枝率达7％;辐照处理碳纤维表面O／C比值和含氧官能团含量增加,以此制备的碳纤维／环氧复合材料的ILSS提高,最大提高率达31．2％;同时还发现辐照接枝后的碳纤维表面粗糙度增大。     

碳纤维的表面处理

本文综述了碳纤维的表面结构与性能 ,介绍了两种通用的碳纤维表面处理方法 :电化学氧化法和等离子氧化法 ;同时也总结了碳纤维表面处理对提高碳纤维 /树脂复合材料界面的粘接机理。     

聚醚/二苯甲酮类紫外吸收基聚硅氧烷应用性能研究

对有机硅抗紫外线整理剂侧基聚醚/二苯甲酮类紫外吸收基聚硅氧烷(PE-PUVSi)在100%棉布上的应用性能进行了研究.结果表明:经PE-PUVSi整理后的棉织物具有明显的抗紫外效果,柔软性能有很大改善.研究还发现,PE-PUVSi中二苯甲酮紫外吸收基(UV)质量分数由4.67%增至26.58%时,整理后织物的紫外光透过率由71.0%降至38.1%,但整理后织物的吸湿性下降,白度变略有下降.柔软性能在UV质量分数为19.29%时达到最好,此时紫外光透过率为43.6%.     

运用神经网络设计碳纤维织物/环氧复合材料界面性能

提出一种设计碳纤维织物／环氧复合材料界面性能的新方法。利用BP(back propagation)神经网络,建立起工艺参数与复合材料界面性能的关系模型,同时给出了实例用来验征此方法的有效性。     

纤维/混杂纤维-矿渣地质聚合物复合材料的弯曲强度与弯曲韧性

碱激发矿渣地质聚合物存在脆性大、韧性差、易开裂等缺陷。利用纤维/混杂纤维对矿渣地质聚合物进行改性,以纤维-矿渣地质聚合物复合材料的弯曲强度与弯曲韧性作为考察指标,分析了3种单一纤维及2种混杂纤维对矿渣地质聚合物的增强与增韧效果。研究结果表明,碳纤维增强效果优于钢纤维、玄武岩纤维,钢纤维增韧效果优于碳纤维、玄武岩纤维,而玄武岩纤维增强及增韧效果相对较差;碳纤维与钢纤维混杂,可充分发挥碳纤维的增强效应和钢纤维的增韧效应,适当掺量下混杂纤维较单一纤维具有更好的增强与增韧效果;纤维与浆料的容重差对矿渣地质聚合物硬化体的均质性具有重要影响,碳纤维与钢纤维混杂可显著降低不同加载方向下矿渣地质聚合物弯曲强度与弯曲韧性的离散性。     

SiC微粉含量对先驱体转化制备碳纤维布增强碳化硅复合材料性能的影响

以聚碳硅烷(PCS)、二乙烯基苯(DVB)和SiC微粉为原料制备了碳纤维布增强碳化硅复合材料，考察了SiC微粉含量对材料结构与性能的影响。实验表明，SiC微粉含量过低，材料内部存在大的孔洞，容易造成应力集中，导致材料的力学性能较差；而当SiC微粉含量较高时，在制备过程中微粉对碳纤维机械损伤加大，同样导致材料力学性能下降。当SiC微粉含量为30％(质量分数)时，所制备的材料的力学性能较好，其弯曲强度和拉伸强度分别为246．4MPa和72．5MPa。     

工艺因素对ZrO2( f ) / PMMA PMA复合材料抗折强度的影响

以聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯酸甲酯( PMMA-PMA) 为基体, 钇稳定氧化锆纤维为增强相, 采用悬浮聚合的方法, 制备了氧化锆短纤维增强PMMA-PMA 义齿基托复合材料。分别研究了单体配比、引发剂用量和氧化锆纤维质量分数对复合材料性能的影响。采用万能材料试验机、扫描电子显微镜和X 射线衍射分别对材料的抗折强度和断面的微观形貌等进行了测试和表征。结果表明: 当MMA/ MA = 9∶1 (体积比) 时复合材料抗折强度达到极大值; 随着引发剂过氧化苯甲酰(BPO) 用量的增加, 复合材料的抗折强度呈现先增大后减小的趋势; 随ZrO₂纤维含量增加, 复合材料的断裂面由平整向多层断裂变化, 材料的韧性有所提高。      

碳纤维增强镁基复合材料的界面研究进展

综合评述了碳纤维增强镁基复合材料的界面研究进展.介绍了碳纤维增强体的优点和两种不同的去胶方法,比较了不同的碳纤维涂层和基体成分对复合材料界面状态的影响,并对今后碳纤维增强镁基复合材料的研究方向进行了展望.     

γ射线辐照对碳纤维表面接枝改性的影响

为提高碳纤维/环氧树脂复合材料的界面粘结性能, 采用γ射线共辐照接枝方法对碳纤维表面改性, 利用X光电子能谱仪(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)、 电子万能材料试验机, 研究了在缩乙二醇丙酮溶液和环氧氯丙烷丙酮溶液中经200 kGy剂量的γ射线辐照接枝后, 碳纤维的表面化学元素及官能团组成、 表面形貌、 复合材料剪切断面形貌及其层间剪切强度(ILSS)的变化。研究表明, 缩乙二醇类接枝液的接枝效果较理想, 碳纤维接枝率达7%; 辐照处理碳纤维表面O/C比值和含氧官能团含量增加, 以此制备的碳纤维/环氧复合材料的ILSS提高, 最大提高率达31.2%; 同时还发现辐照接枝后的碳纤维表面粗糙度增大。     

碳纤维表面含钛碳化硅涂层研究

以聚钛碳硅烷为前驱体,经高温烧成后在碳纤维表面形成含钛碳化硅涂层,该涂层由TiC、SiC混晶组成,稳定性好,致密性高且密度小,能显著改善碳纤维的抗氧化性和表面润湿性。     

热氧老化对碳纤维织物增强聚合物基复合材料弯曲性能的影响

为了探索增强体结构对碳纤维增强聚合物基复合材料(CF-PMCs)热氧老化后弯曲性能的影响,对三维四向编织碳纤维/环氧复合材料(简称为三维编织复合材料)和层合平纹碳布/环氧复合材料(简称为层合复合材料)的热氧老化性能进行了研究。利用FTIR、老化失重、弯曲测试和SEM等手段分析了热氧老化前后的试样。结果表明:热氧老化导致基体树脂的氧化断链以及纤维/基体界面结合力的退化是两种复合材料弯曲强度和弯曲模量下降的原因,弯曲强度比弯曲模量更容易受热氧老化的影响。在相同的热氧老化条件下,层合复合材料的热氧老化失重大于三维编织复合材料的,而三维编织复合材料的弯曲强度和弯曲模量保留率均大于层合复合材料的。在140℃下老化1 200h后,层合复合材料的弯曲强度和弯曲模量保留率分别为74.7%和88.3%,而对应的三维编织复合材料的分别为79.4%和91.5%。因此,采用三维编织预制件作为CF-PMCs的增强体是一种有效的提高其热氧稳定性的方法。     

C/C 复合材料增强体结构对性能影响的研究

研究了四种C/C 复合材料增强体(1K 碳布、3K 碳布、1K 碳布+ 碳纸、1K 碳布+ 特殊碳毡) 结构对弯曲性能的影响。结果表明: 用这四种增强体制备的C/C 复合材料表现出明显的假塑性, 弯曲断口的宏观形貌呈“之”字形, 其总体力学性能良好, 但也具有较大差异。本文作者结合材料的微观形貌对这些特点的成因进行了分析。      

芳纶纤维的磷酸表面处理及其树脂基复合材料界面性能

采取不同浓度的磷酸水溶液对芳纶纤维进行表面处理, 并对不同处理条件下芳纶纤维的单丝强度、表面性质及其环氧树脂复合材料的界面性能进行了分析和测试。结果表明: 20 wt %磷酸溶液处理的芳纶纤维, 纤维表面含氧官能团含量最高; 继续提高磷酸溶液的浓度, 含氧官能团含量下降, 纤维表面趋于平整, 单丝强度上升。用20 wt %磷酸溶液处理芳纶纤维, 纤维/ 环氧树脂基复合材料的层间剪切强度达到62 MPa , 界面剪切强度提高18 % , 是一种简单有效的表面处理方法。纤维表面粗糙度和纤维表面含氧官能团的数量是影响芳纶纤维/ 环氧树脂复合材料界面结合性能的关键因素。      

磺化聚醚醚酮上浆剂的制备及其对碳纤维性能的影响

目的 制备一种热塑性上浆剂,以期改善碳纤维的表面性能以及单丝拉伸性能。方法 通过直接磺化法制备磺化聚醚醚酮水性上浆剂,并通过喷涂法对未上浆的T300碳纤维进行上浆处理,研究制得上浆剂的结构特征、性能以及其对碳纤维性能的影响。结果 制得磺化聚醚醚酮的磺化度约为74%,以此为主浆料配制的水性上浆剂具有良好的成膜性和储存稳定性。经上浆处理后,碳纤维表面形成了连续的磺化聚醚醚酮上浆层,表面官能团含量明显增加,树脂微滴在纤维表面的接触角降低。此外,上浆层可以弥补纤维表面的部分缺陷,使得上浆后碳纤维的单丝拉伸强度提高了5%。结论 磺化聚醚醚酮上浆剂可以有效改善碳纤维的表面性能及单丝拉伸性能。     

C-Si 梯度涂层对碳纤维性能的影响

本文提出并探索了在碳纤维表面化学气相沉积 C-Si 梯度涂层的新方法,研究了 C-Si 梯度涂层对碳纤维性能的影响。实验结果表明,碳纤维表面化学气相沉积 C-Si 梯度涂层结构中的 C,Si 元素均呈非晶态结构;梯度涂层能大幅度提高碳纤维的抗氧化性。梯度涂层减少了涂层与纤维基体的各种不匹配因素,缓和了涂层中热应力,限制了氧化反应的进行,使梯度涂层纤维氧化前后强度均明显高于 Si,SiC,SiO_2等单一涂层纤维。     

阳极氧化工艺对纤维-铝合金层板力学性能的影响

通过改变铝合金表面阳极氧化工艺参数,研究了阳极氧化电压和时间对玻璃纤维-铝合金(GLARE)层板抗拉强度和层间剪切强度的影响.通过SEM观察了铝合金表面Al2O3多孔膜和层板断面形貌,分析了铝合金/树脂胶接界面对层板力学性能的影响.结果表明,阳极氧化电压为20 V时,GLARE层板抗拉强度和层间剪切强度随着阳极氧化时间延长而增大,在20 min时出现最大值,继续延长阳极氧化时间,层板强度随之下降;阳极氧化时间为20 min时,GLARE层板抗拉强度和层间剪切强度随着阳极氧化电压增大而增大,在20V时出现最大值,继续增大电压,强度随之下降.     

碳纤维表面处理对2D碳/碳复合材料弯曲性能的影响

为改善纤维与基体的界面结合状态及提高碳/碳复合材料性能,采用1700℃惰性气体保护、2200℃惰性气体保护、400℃空气氧化三种表面处理方法对碳纤维进行了表面处理.结果表明,经过2200℃处理后的纤维表面比较粗糙,有很多沟槽,制备的碳/碳复合材料中纤维与基体结合紧密,弯曲强度比未经表面处理的纤维制备的碳/碳复合材料弯曲强度提高75%;经过400℃处理后的纤维表面凹坑、凸起较纤维未处理前增多,制备的碳/碳复合材料中纤维与基体结合强度适中,其弯曲强度比未经表面处理的纤维制备的碳/碳复合材料弯曲强度提高43%;而经过1700℃处理的纤维表面比较光滑,纤维与基体结合弱,弯曲强度比未经表面处理的纤维制备的碳/碳复合材料的弯曲强度低.