超臨界流體對(duì)碳纖維表面處理的研究.pdf

1、國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TQ332學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：620密級(jí)：公開工程碩士學(xué)位論文超臨界流體對(duì)碳纖維表面處理的研究碩士研究生：李東東導(dǎo)師：孟令輝教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：化學(xué)工程所在單位：化工學(xué)院答辯日期：2011年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文I摘要碳纖維具有高強(qiáng)度高模量等優(yōu)點(diǎn)，在樹脂基復(fù)合材料方面得到了廣泛的應(yīng)用。但由于碳纖維表面光滑、表面能低等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響了碳纖維與樹脂之間的界面結(jié)合

2、性能，為此本文分別利用超臨界H2OH2O2體系對(duì)碳纖維表面進(jìn)行氧化處理和超臨界H2OTETA體系對(duì)碳纖維表面進(jìn)行涂覆處理，提高碳纖維表面的粗糙度，達(dá)到改善纖維和基體之間的浸潤(rùn)性，提高碳纖維和樹脂基體的界面結(jié)合力。對(duì)超臨界流體氧化處理前后碳纖維進(jìn)行單絲拉伸強(qiáng)度的測(cè)試，掃描電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）測(cè)試結(jié)果表明：超臨界流體氧化處理對(duì)碳纖維本體強(qiáng)度有不同程度的損傷，隨著氧化劑的增加，從X射線光電子能譜（XPS）圖中可以得到，

3、OC的值增加，測(cè)試結(jié)果表明在纖維表面引入一定數(shù)量含氧基團(tuán)，但氧化也對(duì)纖維表面石墨弱層造成破壞，導(dǎo)致纖維本體強(qiáng)度的降低，利用層間剪切強(qiáng)度（ILSS）和界面剪切強(qiáng)度（IFSS）來評(píng)價(jià)碳纖維復(fù)合材料界面性能，通過測(cè)試結(jié)果得到，氧化處理最佳狀態(tài)時(shí)，IFSS從82.27MPa提高到106.66MPa，ILSS從62.10MPa提高到70.75MPa，處理后碳纖維表面由于粗糙度和含氧官能團(tuán)分別增加這兩個(gè)原因，使得碳纖維和樹脂基體之間的界面結(jié)合能力提

4、高。在超臨界狀態(tài)下在碳纖維表面涂覆三乙烯四胺（TETA），通過SEM和AFM對(duì)纖維表面進(jìn)行觀察，與未進(jìn)行涂層處理的纖維表面相比，改性后纖維表面明顯從光滑變得粗糙，呈現(xiàn)不同程度的凸起，根據(jù)XPS測(cè)試結(jié)構(gòu)表明在纖維表面N、O元素大幅度增加，在纖維表面引入氨基，與環(huán)氧基團(tuán)形成氫鍵鍵合作用，提高界面的結(jié)合能力，但是通過IFSS和ILSS測(cè)試結(jié)果表明，復(fù)合材料的性能并未隨著TETA含量的增加而增強(qiáng)，同樣存在一個(gè)最佳值，纖維復(fù)合材料的IFSS從13