本文選題：碳纖維復(fù)絲 + 表面改性　； 參考：《天津工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：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問的界面粘合力,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IFSS和ILSS有所增加,在一定程度上表明復(fù)合處理比單一改性處理界面粘結(jié)性能好,且復(fù)合改性后和單一聚吡咯改性相比復(fù)合材料的Tg降低程度減小,熱沖擊性能雖有所下降,但是和單一聚吡咯涂層改性相比,熱沖擊性能下降在一定程度上得到控制。
[Abstract]:With the rapid development of high performance composites, carbon fiber resin matrix composites are widely used in many fields because of their excellent properties. However, the surface of carbon fiber is inert, which can lead to poor interfacial adhesion and limit its application field. Therefore, the surface of carbon fiber is modified to improve the interfacial bonding properties of the composites. In this paper, the modification methods of polypyrrole coating at different temperature and time, plasma treatment in different atmosphere and time, and combination treatment under different conditions were studied. The interfacial bond strength of the composites before and after modification was tested, compared and characterized. Scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), dynamic thermo-mechanical analysis (DMAN), infrared spectroscopy (FTIR), thermal expansion coefficient test (CTE), photoelectron spectroscopy (XPS) analysis were used in the study. The structure and properties of carbon fiber and composites were measured and analyzed by means of interface and mechanics. It was found that the surface roughness of the composites increased after modification with polypyrrole coating, which contributed to the mechanical interfacial mosaics of the composites, so the interfacial shear strength (IFSS) and interlaminar shear strength (ILSS) of the composites increased. The results of single fiber crushing test showed that the IFSS of the modified composites increased greatly, but the TG of the composites decreased, and the thermal shock properties of the composites decreased due to the difference of the thermal expansion coefficient among the materials. The surface roughness and active oxygen-containing groups increased to some extent, and the interfacial adhesion between fiber and matrix was increased to some extent, so the mechanical properties such as IFSS and ILSS were increased. The surface active oxygen groups of the fibers were increased, the roughness of the fibers was increased compared with the unmodified fibers, but the roughness of the fibers was lower than that of the single polypyrrole modified fibers, but the IFSS and ILSS of the composites were increased. To a certain extent, the interfacial bonding property of composite treatment is better than that of single modification treatment, and the TG decreases and the thermal shock property decreases after composite modification compared with single polypyrrole modification. However, compared with the modification of single polypyrrole coating, the degradation of thermal shock property is controlled to some extent.
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB332

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本文編號：1974716