碳纳米材料在碳纤维上浆剂中的应用

简述了碳纤维上浆剂的分类及作用,重点介绍了碳纳米材料在碳纤维上浆剂中的应用,包括碳纤维上浆剂中碳纳米材料对上浆剂稳定性、碳纤维表面特性及碳纤维复合材料界面性能的作用。碳纤维上浆剂可分为溶剂型、乳液型、水溶性上浆剂,采用上浆法可以通过碳纤维上浆工序直接将碳纳米材料引入碳纤维表面。通过对上浆剂中的碳纳米材料进行改性,引入带同种电荷的官能团,可降低上浆剂乳胶粒子的团聚,提高上浆剂的稳定性,增加碳纤维表面粗糙度和改变碳纤维表面化学组成,增强碳纤维复合材料界面的物理锚定作用与化学键合作用,提高碳纤维复合材料的界面性能。指出通过化学键将改性碳纳米材料接枝到上浆剂主浆料分子上,可以缓解碳纳米材料的团聚,使碳纳米材料更均匀地包裹在碳纤维表面,进一步改善碳纤维表面特性和复合材料界面性能,这是未来碳纳米材料上浆剂研究的重要方向之一。     

石墨烯改性对环氧树脂/碳纤维复丝拉伸性能的影响

采用直接分散法和上浆剂法分别制备了环氧树脂/碳纤维复丝,通过红外光谱、分光光度法等分析方法对处理的石墨烯的表面官能团及表面形貌进行表征,借助扫描电子显微镜对碳纤维表面进行微观形貌观察,研究了石墨烯改性对环氧树脂/碳纤维复丝界面性能的影响。结果表明:石墨烯表面成功地接枝了硅烷偶联剂KH-560;接枝硅烷偶联剂KH-560的石墨烯的环氧树脂/碳纤维复丝的拉伸性能优于未经改性的石墨烯的复丝;上浆法制得的环氧树脂/碳纤维复丝的拉伸性能优于分散法制得的复丝的拉伸性能;上浆剂法制备的石墨烯改性的环氧树脂/碳纤维复丝的断裂强力比未经过改性的未上浆的复丝的提高了48.6%,拉伸强度提高了30.4%,断裂伸长率提高了90.9%。     

表面改性高模高强碳纤维与环氧树脂界面相容性研究

采用阳极氧化法对高模高强碳纤维表面改性,改性后上浆处理.经润湿性能测试,改性后碳纤维的接触角由改性前的66.3°降至27.8°,表面活性增加,润湿性能改善.采用扫描电镜和原子力显微镜对其表面结构进行表征,发现改性后碳纤维表面粗糙度增加,分散性较好.对其环氧树脂复合材料进行力学性能测试,结果表明复合材料界面剪切强度和层间...     

碳纤维/聚芳基乙炔复合材料界面改性方法的研究

为了改善碳纤维/聚芳基乙炔复合材料的界面性能,采用表面氧化、表面接枝、偶联剂、表面涂层等方法对碳纤维进行表面处理,探讨了各种方法对非极性聚芳基乙炔树脂基复合材料的界面改性效果。研究表明,纤维表面氧化处理后有利于碳纤维/聚芳基乙炔复合材料界面性能的改善,在此基础上通过表面接枝及表面偶联剂处理在纤维表面引入可与基体树脂发生反应的基团,可以达到非极性树脂基复合材料界面改性的目的。极性的高碳酚醛树脂可以更好地浸润氧化后的纤维表面,并且与聚芳基乙炔树脂在结构上相似,因此作为涂层处理纤维表面后可以明显提高材料的界面性能,该方法适于进行3D织物的改性处理,是较为理想的处理方案。     

碳纤维上浆改性及其增强聚合物材料研究进展

介绍了针对不同树脂基体制备碳纤维(CF)上浆剂的方法,并探讨CF上浆改性对CF增强聚合物基复合材料(CFRPC)界面性能及力学性能的影响。根据不同树脂基体类型综述了CF表面上浆后增强环氧树脂、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜及聚酰亚胺等聚合物材料的力学性能和界面粘结强度的变化情况。最后指出,针对不同树脂基体开发专用上浆剂,在CF生产过程中采用专用上浆剂对CF进行上浆处理,以实现CF生产完成后即可制备界面性能和力学性能优异的CFRPC,是CF上浆改性研究的未来发展方向。     

碳纤维复合材料的界面改性技术

针对碳纤维(CF)表面特有的物理、化学性质及不同树脂基体的特性,概述了国内外关于CF气相氧化、液相氧化、化学气相沉积、晶须生长、等离子处理、表面上浆及表面化学接枝等界面改性技术,并对CF复合材料的界面改性技术提出了一些思路。     

碳纳米材料接枝碳纤维的复合材料界面增效研究进展

界面作为复合材料的重要组成部分,起着传递载荷的作用,影响复合材料的整体性能。碳纤维表面属于石墨乱层结构,微晶有序取向,惰性大,不易与树脂基体结合。对碳纤维进行适当的表面改性,增加纤维的比表面积、粗糙度和引入活性官能团,都能改善表面润湿情况,实现机械结合和化学结合,提高复合材料的界面性能。碳纳米材料接枝到碳纤维表面,是提高界面性能的有效方法之一。因此,对碳纳米管、氧化石墨烯接枝碳纤维的制备方法、界面增效设计以及界面增强机制的国内外研究现状进行综述和分析,在此基础上,展望了碳纳米材料接枝碳纤维表面和界面性能评价方法的研究趋势和前景。     

环氧树脂上浆剂对PAN基碳纤维性能的影响

分别以KD-213,YD-128环氧树脂、复合环氧树脂及油酸酰胺改性的复合环氧树脂(改性环氧树脂)为主体的上浆剂对聚丙烯腈基碳纤维(PANCF)进行上浆,对上浆纤维的加工性能、表面形貌及其界面剪切强度(IFSS)进行了研究。结果表明:上浆剂改善了PANCF的耐磨性、毛丝量、耐水性及其复合材料的IFSS。其中改性环氧树脂上浆剂为最佳,可在PANCF表面形成一层完整的柔韧性光滑薄膜,上浆后的PANCF的耐磨次数为1887,毛丝量为0.14mg,吸水率小于等于0.005%,复合材料IFSS较未上浆纤维提高38.5%,达87.26GPa。     

碳纤维树脂基复合材料的制备及在景观设计中的应用

采用Hummers法制备氧化石墨烯，并通过上浆剂对碳纤维进行了表面修饰，制备不同处理方式的碳纤维增强环氧树脂基复合材料。结果表明：经过上浆处理后试样的后加工性能得到一定程度改善，而氧化石墨烯会在一定程度上增加碳纤维试样的粗糙度和硬挺度。经过不同处理后的碳纤维增强环氧树脂复合材料的层间剪切强度相对除浆碳纤维d-CF增强环氧树脂复合材料要大，且小尺寸氧化石墨烯上浆处理的碳纤维增强环氧树脂复合材料的层间剪切强度最大（47.50 MPa），其耐磨性为2 049次、毛丝量为4.9 mg、硬挺度为66 mm，适宜于在景观设计中应用。     

碳纤维/环氧复合材料界面优化研究进展

从界面粘合理论、碳纤维表面改性、树脂基体改性等方面对碳纤维/环氧复合材料界面性能的研究进展进行了综述。表明界面对碳纤维/环氧复合材料充分发挥其优异性能起关键作用,其界面优化设计主要从碳纤维表面改性和树脂增韧改性入手,研究已取得一定进展;但亟需在界面作用机理、界面改善处理的工业化生产、纳米材料改性的技术难题等方面期待突破。     

氧化石墨烯增强碳纤维/环氧复合材料的制备及其力学性能研究

本文针对碳纤维和环氧树脂结合的界面问题,采用氧化石墨烯改善碳纤维的表面结构,增强其与环氧树脂结合的界面效果,提高其复合材料的层间剪切强度。通过对复合材料的层间剪切性能进行研究,结果表明,当氧化石墨烯的浓度逐渐增大时,其复合材料的力学性能也逐渐增强,并且在氧化石墨烯浓度为0.3wt%时的碳纤维复合材料的层间剪切性能最佳,当氧化石墨烯浓度超过最佳值时,其层间剪切性能开始下降。     

耐高温PPBES溶液型碳纤维上浆剂的制备及性能

碳纤维增强高性能树脂基复合材料具有质轻、耐腐蚀性、力学强度高等特点,提升树脂与纤维界面强度可以优化复合材料综合性能。利用杂萘联苯聚芳醚树脂所具有的优异溶解性,选择氯仿∶N-甲基吡咯烷酮=2∶8混合溶液作为溶剂,制备耐高温溶液型上浆剂。通过对碳纤维进行上浆操作,在碳纤维表面包覆杂萘联苯聚芳醚砜树脂基团,纤维表面活性增加,当溶液上浆剂质量浓度为1.0%～1.5%时,树脂在碳纤维表面分散性较好,通过对比使用不同上浆剂的碳纤维增强树脂基复合材料的界面性能,使用浓度为1.5%的溶液上浆剂处理后的碳纤维相较于脱浆碳纤维,玻璃化转变温度从未处理的214℃提升至223℃,损耗因子从未处理的0.38下降到0.33,所制备的复合材料弯曲强度提升了12.0%,层间剪切强度提升了11.1%,证明溶液型上浆剂的使用提升了纤维与树脂间的界面性能。综上,溶液型上浆剂的使用能够提升碳纤维的表面活性,进而提升复合材料的弯曲强度、界面剪切强度,且提升效果优于市售常见环氧上浆剂,加工方便,有着广阔的市场应用前景。     

POSS/GO复合接枝碳纤维/环氧树脂复合材料性能研究

在碳纤维表面逐层接枝多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）和氧化石墨烯（GO）后,将其用于增强环氧树脂（CF/EP）制得复合材料,采用扫描电子显微镜、接触角测试和X射线光电子能谱等研究了POSS和GO复合接枝碳纤维对CF/EP复合材料力学性能的影响。结果表明,POSS和GO可以显著提高碳纤维的表面活性和比表面积,改善树脂与碳纤维的浸润性、反应性和机械啮合作用,从而提高复合材料的界面性能和力学强度。相比未改性碳纤维复合材料,POSS/GO复合接枝改性碳纤维复合材料的层间剪切强度（ILSS）提高了98.3%,弯曲强度提高了95.7%。     

碳纤维表面处理对碳纤维/聚丙烯复合材料界面结合性能的影响

研究了电化学氧化、环氧上浆处理对碳纤维/聚丙烯(CF/PP)复合材料界面结合性能的影响,首先通过AFM、XPS等测试不同碳纤维的表面形貌和化学性质,然后借助微球脱粘实验考察对比不同CF/PP的界面剪切强度(IFSS)。结果显示高温碳化后的碳纤维表面呈惰性,复合材料IFSS仅有3.76 MPa;经过电化学氧化处理,表面粗糙度增大,羟基和羧基基团增多,IFSS增加到4.85 MPa;上浆处理后,表面引入活性的环氧基团,IFSS进一步增加到5.51 MPa,同时界面均匀性也有所改善。根据结果分析,碳纤维表面性质改变引起的界面区域机械锁合、范德华力以及分子链缠结作用增加是界面性能提升的主要原因。但与相容剂相比,传统碳纤维表面处理对CF/PP界面改善效果相对较弱,开发更加有效的改性方法十分必要。     

氧化石墨烯接枝表面改性碳纤维的方法

氧化石墨烯接枝表面改性碳纤维的方法,它涉及一种碳纤维的改性方法。本发明为了解决解决现有碳纤维表面活性低,表面张力下降,与树脂基体浸润性变差,导致复合材料的层间剪切强度降低的技术问题。本方法如下:1石墨氧化;2氧化石墨母液剥离;3氧化石墨烯功能化;4碳纤维的表面功能化;5碳纤维表面氧化石墨烯     

碳纤维增强聚合物研究进展

纤维增强聚合物(CFRPs)以其优异的性能,在很多领域代替了传统的金属并得到了广泛应用。CFRPs界面性质决定了复合材料整体性能,因此界面研究一直是复合材料中十分重要的部分。碳纤维(CF)由于优异的性能成为了聚合物复合材料的理想增强材料,然而CF的非极性和光滑表面使其难以提供所需的化学相互作用和有效的物理吸附。本文对碳纤维表面改性从而增强复合材料界面方法做了较为系统的阐述。     

接枝改性对LNG储罐用碳纤维及复合材料界面性能的影响

对LNG储罐用碳纤维进行接枝改性处理,对比分析了氧化处理碳纤维和三聚氰胺接枝改性碳纤维与未改性碳纤维的表面结构、表面形貌、浸润性、拉伸性能和界面剪切性能。结果表明,对碳纤维进行氧化和接枝改性后,碳纤维表面成功接枝三聚氰胺,并以OC-NH、C-N和C=N化学键形式存在,当三聚氰胺接枝改性25min及以上时,碳纤维表面的纵向沟槽深度有不同程度减小。三聚氰胺接枝改性处理后,不同反应时间下三聚氰胺接枝改性后的碳纤维在水中和在二碘甲烷中的接触角有不同程度降低、表面能都有不同程度提高、单丝拉伸强度会有不同程度减小,且随着反应时间延长,在水中和在二碘甲烷中的接触角逐渐减小、表面能逐渐增大,单丝拉伸强度先减小后增大,反应时间为35min时改性碳纤维的单丝拉伸强度为3.75GPa。三聚氰胺接枝改性处理后,三聚氰胺接枝改性碳纤维复合材料的界面剪切强度会得到不同程度提高,且随着三聚氰胺接枝改性时间的延长,三聚氰胺接枝改性碳纤维复合材料的界面剪切强度逐渐增大。     

碳纤维增强聚合物界面相的研究进展

碳纤维增强聚合物具有重量轻、强度高、模量高、耐高温等优良性能,在国防、航空航天和高端民用产品领域具有广泛的应用前景。本文主要综述了碳纤维增强树脂基复合材料的表面特性,包含碳纤维的表面形貌和粗糙度、碳纤维表面的化学成分等,叙述了碳纤维增强复合材料界面结合强度的表征方法,介绍了碳纤维的表面改性方法,包含氧化处理、等离子体处理及化学气相沉积法等。     

纳米粒子增强碳纤维复合材料界面性能的研究进展

详细介绍了纳米粒子改性碳纤维的方法、原理及其在增强碳纤维复合材料界面性能方面的研究进展,并指出了纳米粒子改性碳纤维复合材料界面性能存在的相应问题,为提高碳纤维复合材料界面性能的研究提供了参考。     

碳纤维表面处理和上浆剂的研究进展

复合材料的界面特性与其宏观力学性能密切相关:界面层的厚度和模量决定了界面处应力的传递,界面层的化学组成也会间接影响界面粘结强度,因此研究复合材料界面层组成及性能的影响因素是十分必要的。因此,碳纤维自身的表面物理、化学性质和碳纤维表面涂覆的上浆剂成为了重要考虑因素。本文结合日本东丽关于碳纤维表面处理、上浆剂种类及上浆工艺的专利及其它文献,综述了表面处理方法和上浆剂种类对界面粘结性能的影响。