碳纖維改性及其復(fù)合材料性能研究.pdf

1、隨著高性能復(fù)合材料的迅速發(fā)展，碳纖維樹脂基復(fù)合材料由于諸多優(yōu)異性能而在眾多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。但是碳纖維表面呈惰性，直接與樹脂復(fù)合易導(dǎo)致界面粘結(jié)性較差，限制其應(yīng)用領(lǐng)域。因此本文通過對碳纖維表面進行改性，以改善其復(fù)合材料的界面粘結(jié)性能。
　　本文通過研究不同溫度、不同時間聚吡咯涂層改性;不同氣氛、不同時間下等離子體處理改性以及不同條件下兩者結(jié)合處理的復(fù)合改性方式對碳纖維復(fù)絲進行改性處理，并對各改性前后復(fù)合材料的界面粘結(jié)強度進行測試、比較

2、和分析表征。在研究中分別采用了掃描電子顯微鏡(SEM)分析、原子力顯微鏡(AFM)分析、動態(tài)熱機械分析(DMA)、紅外光譜(FTIR)分析、熱膨脹系數(shù)測試(CTE)、光電子能譜(XPS)分析、復(fù)合材料界面和力學(xué)等表征手段對碳纖維和復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能進行了測試和分析。
　　研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過聚吡咯涂層改性后，纖維表面粗糙度增加，在一定程度上有助于復(fù)合材料界面間機械嵌合，因此復(fù)合材料的界面剪切強度(IFSS)和層間剪切強度(ILSS)有

3、所增加，通過單纖維破碎測試表明改性后復(fù)合材料的IFSS增加較大，但是復(fù)合材料的Tg有所降低，由于各材料間熱膨脹系數(shù)不同而導(dǎo)致熱沖擊性能降低;經(jīng)過等離子體處理改性后，纖維表面粗糙度和活性含氧基團有所增加，在一定程度上增加了纖維與基體之間的界面粘合力，因此復(fù)合材料的IFSS和ILSS等力學(xué)性能有所增加;經(jīng)過復(fù)合改性后，纖維表面活性含氧基團有所增加，粗糙度較未改性纖維有所增加，但是和單一聚吡咯改性處理的纖維相比粗糙度有所降低，但復(fù)合材料的IF