氧化石墨烯-BPEI-碳纖維跨尺度增強(qiáng)體的制備及界面性能研究.pdf

1、為滿足生產(chǎn)、生活及國防領(lǐng)域的發(fā)展需求，需要不斷優(yōu)化和調(diào)控先進(jìn)復(fù)合材料的性能。復(fù)合材料中界面相的結(jié)構(gòu)與界面相的厚度，會(huì)對復(fù)合材料的最終性能產(chǎn)生巨大影響，因此設(shè)計(jì)并控制復(fù)合材料的界面十分必要。碳纖維在復(fù)合材料領(lǐng)域的作用至關(guān)重要，但其相對平滑的惰性石墨片層和較低的表面能使其作為增強(qiáng)體與聚合物基體的浸潤性能差，無法實(shí)現(xiàn)良好黏合。為了增加碳纖維表面的活性官能團(tuán)含量，同時(shí)提高引入的官能團(tuán)與聚合物基體的反應(yīng)活性，研究者們通過酰胺反應(yīng)將具備大量活性氨基

2、基團(tuán)的分子接枝到碳纖維表面。但發(fā)生酰胺反應(yīng)所需要的肽縮合試劑通常具有強(qiáng)烈毒性，反應(yīng)過程也較為復(fù)雜，因此本文利用枝化聚乙烯亞胺和氧化石墨烯，以更為環(huán)保、便捷和快速的方式對碳纖維進(jìn)行表面改性，制備出枝化聚乙烯亞胺接枝碳纖維和氧化石墨烯接枝碳纖維跨尺度增強(qiáng)體，并研究相應(yīng)的界面性能變化機(jī)理。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　通過靜電作用制備了枝化聚乙烯亞胺接枝碳纖維跨尺度增強(qiáng)體；通過XPS驗(yàn)證枝化聚乙烯亞胺與碳纖維的連結(jié)方式為化學(xué)

3、鍵合；測試其表面能得知枝化聚乙烯亞胺的引入使碳纖維表面能增加了90％以上，改善了碳纖維與聚合物基體的浸潤性能；結(jié)合XPS分析結(jié)果、表面能的變化趨勢以及微滴脫粘實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，確定出當(dāng)枝化聚乙烯亞胺溶液的反應(yīng)濃度為0.1%wt時(shí)，對界面強(qiáng)度的貢獻(xiàn)最大，與碳纖維原絲相比，界面剪切強(qiáng)度提升了46.34%。
　　以枝化聚乙烯亞胺為媒介，將氧化石墨烯接枝到碳纖維表面，用以強(qiáng)化碳纖維與聚合物基體的機(jī)械絞合，提升碳纖維表面能，進(jìn)而提高復(fù)合材料的界面