碳纤维表面处理及其增强环氧树脂复合材料界面性能研究

来源 :苏州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lrdg
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
碳纤维(CF)增强树脂基复合材料(CFRP)是先进复合材料的典型代表,具有密度小、力学性能优异、耐热、耐低温等优点,在航空航天、军事、汽车、体育等领域具有重要的应用前景。然而CF表面光滑呈惰性,与树脂基体的界面粘结性差,限制了CFRP复合材料性能的发挥。针对CF与与树脂基体界面粘结性差这一问题,本文分别选用PAN基碳纤维和双酚A型环氧树脂(EP)作为复合材料的增强相和树脂基体,展开CF的表面处理及其CFRP复合材料的研究。本文采用氨水处理和浓HNO3处理对CF进行表面改性,并分别采用处理前后的CF制备了CF/EP复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、元素分析(EA)、X-光电子能谱(XPS)、拉伸强度测试及动态接触角分析(DCAA)等方法研究了处理前后CF表面形貌、表面粗糙度、表面元素组成及化学结构、单丝拉伸强度及表面浸润性能的变化。通过单丝拔出实验测试复合材料的界面结合强度(IFSS)来表征复合材料的界面粘结性能。首先,考察了氨水处理对CF表面及其增强EP复合材料界面性能的影响。结果表明,经氨水处理之后,CF表面粗糙程度增大;表面化学组成没有明显变化;CF单丝拉伸强度随处理时间延长而下降,最大降低了18.8%;表面浸润性能得到改善;处理时间为120h时,CF/EP复合材料的IFSS由未处理时的25.1MPa提高到38.9MPa,提高了55.0%,表明表面粗糙度的增加能有效提高CF/EP复合材料的界面粘结。其次,考察了浓HNO3处理对CF表面及其增强EP复合材料界面性能的影响。经浓HNO3处理之后,不仅CF表面粗糙程度增加,表面活性官能团的数量也大大提高了;CF单丝拉伸强度随处理时间延长而下降,最大降低了28.2%;CF对极性强的去离子水的浸润性明显提高,表面自由能增加了8.1%;浓HNO3处理90min时,CF/EP复合材料的IFSS提高了77.2%。将CF表面特性与CF/EP复合材料IFSS结合分析得出:机械锚定和化学键合两种作用同时存在时,机械锚定作用对复合材料的界面粘结起主导作用。最后,基于提高CF/EP复合材料的界面粘结性能的目标,探讨了氨水处理和浓HNO3处理对CF的改性机理,研究了表面粗糙度对复合材料界面性能的影响,分析了机械锚定和化学键合两种作用共同出现并对复合材料界面性能起改善作用时,两个因素之间的关系,以及起主导作用的因素,对碳纤维与树脂间相容性机理的研究具有指导作用。
其他文献
随着现代社区公共事务和资源配置结构的日益复杂化、多样化和动态化,政府面临着巨大的社会管理和公共服务供给压力,急需社会治理机制的创新.近年来济南堤口路街道引入现代多
坚持和完善中国特色社会主义制度、推进国家治理体系和治理能力现代化,是全党的一项重大战略任务.在国家治理体系中,基层治理是基础性的重要组成部分,不断提高基层治理现代化
本文通过对荣华二采区10
期刊
2015年11月18日,由中国水利学会与法兰克福展览(上海)有限公司共同主办的2015中国水博览会,在北京中国国际展览中心(新馆)隆重揭幕。来自德国、美国、比利时等26个国家和地区
本文通过对荣华二采区10
本文以磁控溅射和离子束辅助沉积两种方法制备了Me-Si-N薄膜(Hf-Si-N、Zr-Si-N),借助扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)研究了薄膜的表面形貌、微观组织和相结构;通过纳米力学综合测试系统、摩擦磨损实验、电化学工作站研究了Si元素含量对薄膜的摩擦磨损性能、纳米力学性能及耐腐蚀性能的影响;采用蛋白质表面吸
广西马山县里当瑶族乡雅联村处于贫瘠的大石山之中,这里常年干旱缺水,所以村里主要种植作物就只有黄玉米。不过近年来村民们开始了“黑糯玉米+新品种旱藕”的种植模式,每亩收
本次研究的汤逊湖,作为全国重点湖泊,同时作为国内最大的城中湖,其水环境质量的重要性不言而喻。随着汤逊湖周边点源污染的全面截污,通过降雨产生的非点源污染对汤逊湖水环境质量的影响逐渐加深。以往对汤逊湖流域内非点源污染的研究主要分为定性分析和常规水质监测这两种方式。而这两种方式的研究都具有一定的滞后性,不能提前判断流域内非点源污染的分布情况,进而提前采取措施来减小非点源污染对湖区水质的影响。通过分析现阶
学位
服役于海洋工程中的混凝土结构潮汐区和浪溅区部位很容易受到海水的侵蚀,因为处于潮汐区域的混凝土长期承受干湿循环,而海水中又存在SO42-离子,所以造成潮汐区混凝土处于硫酸盐
中等职业教育培养目标是“德智体美等方面全面发展,具有综合职业能力,在生产、服务、技术和管理第一线工作的高素质劳动者和中初级专门人才”,强调应用性,突出综合职业能力。实现