碳纤维拉伸强度的离散性分析

纤维的力学性能受到纤维缺陷、晶粒大小等多种因素的影响.本文以Weibull理论为基础,对碳纤维的拉伸强度进行了概率统计分析,探讨了纤维拉伸强度与纤维单丝长度、纤维单丝直径之间的关系.     

碳纤维的阳极氧化表面处理方法

阐述了碳纤维工业化生产中一种比较成熟的表面处理方式,即碳纤维的阳极氧化法。其结果能增加碳纤维表面官能团或活性碳原子数;电解液对阳极氧化法的影响因素很多,大电流下会发生浓度极化、吸附极化和化学极化3种极化反应,可采用电解槽循环方式、升高电解液温度、多极处理、增加表面活性剂、使用交流电等措施来解决,同时要根据不同型号碳纤维...     

复合理论预测国产碳纤维复合材料筋拉伸强度的离散性研究

采用经典复合材料混合率公式[σ]=σfVf+σm(1-Vf)预测国产碳纤维复合材料(CFRP)筋拉伸强度与实测值存在较大误差。本文通过大量实验分析,分别研究复合材料界面粘结性不同,碳纤维、树脂力学性能、体积含量不同,以及复合材料宏观尺寸、形貌差异等对国产CFRP筋拉伸强度及其预测值的离散性影响规律,并对影响因素进行评价。综合试验数据,提出CFRP筋轴向拉伸强度混合率公式修正因子。     

PAN基碳纤维阳极电解氧化表面处理的研究

借助XPS、力学分析、SEM扫描电镜、傅立叶红外光谱 ,较系统地考察了碳纤维表面组成与结构的变化及阳极氧化表面处理对碳纤维复合材料层间剪切强度的作用与影响。结果表明 :采用碳酸氢铵为电解质对碳纤维进行阳极电解氧化表面处理后 ,其复合材料的层间剪切断裂转变为以张力断裂形式为主 ;通过适当地增加碳纤维表面的羟基含量 ,提高活性碳原子数与非活性碳原子数比 ,可有效地改善碳纤维复合材料的使用性能 ,使碳纤维层间剪切强度提高 49% ,层间剪切强度达 85 .5MPa。     

酸碱不同电解质对碳纤维阳极氧化表面处理的研究

以碳酸氢铵和硫酸为电解质,采用阳极氧化表面处理法对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行表面处理,对表面处理时间进行了对比研究,获取了S-酸和S-碱2个系列样品,经研究发现,碳纤维在碳酸氢铵电解质中处理时间80s时,同在硫酸电解质中处理时间为5s所取得到的拉伸强度、层间剪切强度基本相当。通过对样品的微观表面、表面官能团的分析,发现2种电解质在PAN基碳纤维表面发生的氧化反应不同,S-酸系列样品表面官能团多生成羟基和醚基,S-碱系列样品表面团多生成羰基。     

碳纤维的电化学氧化表面处理

本文综述了关于碳纤维电化学氧化表面处理的研究现状,碳纤维表面的化学表征,以及处理对碳纤维及其复合材料性能的影响;同时也总结了碳纤维表面处理对于提高碳纤维／树脂复合材料层间剪切强度的解释机理。     

碳纤维表面处理的新方法

碳纤维表现处理是为了改善表面形态结构和表面化学环境,提高表面能,强化与基体树脂两相界面之间的粘接,从而达到提高复合材料层间剪切强度（ILSS）的目的。     

碳纤维表面处理

本文主要综述了碳纤维表面性质及表面处理方法,通过表面处理能够达到提高碳纤维复合材料层间剪切强度的目的。     

阳极氧化处理对PAN基碳纤维性能的影响

利用阳极氧化技术对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维表面进行改性处理,研究了处理前后PAN基碳纤维表面润湿性能及力学性能的变化,分析了阳极氧化处理时电流强度对PAN基碳纤维及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,PAN基碳纤维的润湿性提高,其中碳纤维与水、乙醇的接触角分别由处理前的64.6°,50.9°降至处理后的24.6°,28.1°,其表面能由未处理的37.4 m N/m提高到处理后的83.3 m N/m,经水洗干燥处理后,碳纤维润湿性及表面能有所降低;阳极氧化过程中,随着电流强度的提高,PAN基碳纤维的线密度及拉伸强度出现先升高后降低现象;阳极氧化处理后,碳纤维表面活性提高,碳纤维/环氧树脂基复合材料层间剪切强度较未处理时的最大增幅达到86%;阳极氧化处理PAN基碳纤维的最佳电流强度为14 A。     

碳纤维表面处理技术探讨

介绍了碳纤维的特点及碳纤维表面处理常用方法,采用液相氧化加上阳极氧化的复合表面处理法对碳纤维进行表面氧化处理,然后将表面处理后的碳纤维加捻、并合、再加捻,浸渍于热塑性聚氨脂树脂中,经干燥,制成附着量约为5%的碳纤维复合线;同时用未经表面处理的碳纤维,在同样条件下制成碳纤维复合线进行对比。结果表明:采用缓和的电化学氧化处理和加热处理,能使纤维表面的缺陷得到修复,碳纤维制造过程所形成的物理缺陷得到缓和,使碳纤维的机械强度可在复合材料中起到更大的作用。     

碳纤维表面性能对界面黏结强度的影响浅析

为了解碳纤维表面性能对纤维-树脂界面黏结强度的影响,使用扫描电镜、原子力显微镜与X射线光电子能谱仪(XPS),对国产T-300级碳纤维、台丽TC36S碳纤维、东丽T700S碳纤维的表面进行物理与化学表征,得出:国产碳纤维与TC36S碳纤维表面形貌相近,而T700S表面比较光滑;XPS定量分析技术表明3种碳纤维表面的活性差异较大,碳纤维与树脂的界面黏结强度随纤维粗糙度和表面活性官能团而变化。     

氨气处理碳纤维 第I报 表面组成和反应机理

采用原位漫反射红外光谱(FT-IR)在线分析碳纤维表面谱图变化。结果发现,当温度升至500℃后,3260cm-1处吸收峰减弱,在3157cm-1、3048cm-1、2829cm-1和1405cm-1处新增吸收峰。用X-射线光电子能谱(XPS)对未处理与在氨气气氛中600℃处理30s后碳纤维的表面官能团组成进行分析对比发现,处理后的碳纤维表面氮元素显著增加,而氧含量降低。由FT-IR和XPS的谱图变化推测出在高温时,碳纤维表面的羟基和羧基与氨气发生反应,形成了氨基官能团。     

高强聚丙烯腈碳纤维复丝拉伸强度的测试

以东丽T700SC-12K碳纤维为样品,详细研究了碳纤维复丝拉伸测试过程中影响制样的因素,主要包括环境温度和湿度、胶液配比、浸胶时间、加强片以及样条和加强片固化温度。结果表明:随湿度增加,碳纤维拉伸强度下降;配置胶液时需选择合适的配比;浸胶时间长短对碳纤维拉伸强度影响不大;加强片厚度选择要适中;样条和加强片固化温度高会造成碳纤维拉伸性能的下降。     

碳纤维的硝酸氧化及表面化学分析

采用 X光电子能谱 (XPS)及化学衍生法探讨了硝酸氧化前后的碳纤维表面化学的变化。研究表明 ,高模量碳纤维的表面化学基团含量要比低模量碳纤维的低。硝酸氧化对低模量碳纤维的表面改性远比高模量碳纤维的大。硝酸氧化减少了碳纤维表面的羟基含量 ,同时增加了碳纤维表面的羧基含量。     

Comparison Between FT-IR and XPS Characterization of Carbon Fiber Surfaces

Fourier transform infrared internal reflection spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy XPS have been applied to investigate the surface of polyacrylonitrile-based carbon fibers treated by chemical oxidation and electrochemical oxidation. We have found that infrared spectroscopy has comparable sensitivity to XPS and that the amount of the functionality introduced at the fiber surface depends on the oxidation time in the case of chemical oxidation and on the electrolyte used in the case of electrochemical oxidation.     

短切碳纤维混凝土的力学强度实验与分析

为探究短切碳纤维对混凝土力学强度的影响机制,以C40和C50矿渣水泥混凝土为研究对象,考察了短切碳纤维长度和掺量对混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响规律,特别是与不掺纤维混凝土的强度对比.实验结果表明,碳纤维的加入可使混凝土的力学强度有不同程度的提高,其中以抗折强度的增长最为明显,劈拉强度次之,而抗压强度比的增幅相对最小,在高纤维掺量时抗压强度甚至低于不掺纤维混凝土;纤维长度的增大对混凝土的力学强度增长更为有利,在低强度等级(C40)混凝土中的表现更为明显.力学分析认为,随机分布的短切碳纤维可显著提高混凝土对劈裂或弯折式破坏的抵抗作用,但对受压时所发生的剪切式破坏却难以发挥明显效果.     

纤维热处理对C/C-SiC复合材料剪切强度的影响

对T300碳纤维在真空环境下,在600、900、1200、1500℃进行热处理,用液硅熔渗反应法(liquid silicon infiltration,LSI)制备了不同微观组织结构的C/C-SiC复合材料。采用光电子能谱分析了热处理对纤维表面结构的影响,用光学显微镜和扫描电子显微镜对材料微观形貌进行了观察分析。采用双槽口剪切法(DNS)测试了C/C-SiC复合材料层间剪切强度(interlaminar shear strengh,ILSS),并分析了纤维热处理对材料剪切性能影响的微观机理。结果表明：碳纤维经热处理后,表面化学成分发生变化,氧含量显著降低,改变了碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced resin matrix composite,CFRP)先驱体中纤维/树脂界面结合强度,从而在CFRP裂解后形成了具有不同微观结构的C/C预制体,通过液Si对不同微结构的C/C预制体进行熔渗,获得具有不同微观结构的 C/C-SiC复合材料;DNS 测试发现碳纤维热处理能够有效改善 C/C-SiC复合材料的层间剪切强度,主要是由于纤维经热处理后制备的C/C-SiC复合材料中,SiC基体相分布较均匀并包裹在碳纤维周围,导致纤维/基体界面结合强度高。经1500℃热处理纤维增强的C/C-SiC复合材料,其剪切强度为34 MPa,与未处理的相比,ILSS提高了33%。     

碳纤维表面处理对树脂基复合材料力学性能影响研究进展

综述了近期国内在树脂基复合材料用碳纤维表面处理方面的研究进展。其中碳纤维表面处理方法主要包括氧化处理、表面涂层处理、等离子体处理以及超临界流体处理等,对采用这些处理方法后碳纤维增强树脂基复合材料的相关力学性能变化情况进行了总结归纳。