先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料自上世紀(jì)60年代出現(xiàn)在人們的視野中后,就一直成為各界科研工作者們著力研究的對象,這種新式材料卓越的工程性能和無與倫比的結(jié)構(gòu)特性使得其在進(jìn)入21世紀(jì)后被廣泛研究與開發(fā)。不過隨著現(xiàn)如今工業(yè)化進(jìn)程的不斷深入,人們對材料性能的訴求愈加寬泛,不僅要求力學(xué)性能具有優(yōu)越性而且近年來還提出了綠色、輕量的目標(biāo)。本文采用碳纖維（CF）作增強體,熱塑性聚酰亞胺（TPI）作基體,旨在通過工藝優(yōu)化及復(fù)合材料界面設(shè)計制備性能優(yōu)異的碳纖維增強熱塑性聚酰亞胺復(fù)合材料（CF/TPI）。針對制備流程設(shè)計方面,本文采用Materials Studio^?V8.0（MS）軟件先針對TPI樹脂進(jìn)行高溫下性質(zhì)預(yù)測,采用軟件對樹脂模擬體系進(jìn)行分子動力學(xué)（MD）計算,根據(jù)高聚物特點,繪制模擬狀態(tài)下溫度-比容圖像,預(yù)測樹脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（T_g）區(qū)間,同時進(jìn)行非連續(xù)溫度下模擬剪切試驗,預(yù)測高溫下樹脂黏度變化趨勢,預(yù)測TPI最佳溫度加工區(qū)間為550 K～700 K。通過DSC、紅外等測試結(jié)合模擬結(jié)果確定TPI的T_g為277℃,Tm為375℃,Td為554℃,... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

PAN基碳纖維制備流程簡圖[11]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文關(guān)界面層的研究顯得尤為重要。盡管在原料種類選擇方面，人們往往選擇高強高模的增強體和基體，但復(fù)合材料性能的設(shè)計并不是像“一加一等于二”這么簡單，如何構(gòu)建出合適的界面層尤為重要，大量研究表明只有增強體與基體界面結(jié)合力強、浸潤性好，增強體才會真正起到增強的作用，否則復(fù)合材料的性能會大打折扣。研究表明，復(fù)合材料界面性能絕大部分受纖維和聚合物的自身性能影響，例如熱膨脹系數(shù)、強度、結(jié)晶度等，不過界面層的最終結(jié)合強度高度依賴于它們間的物理和化學(xué)相互作用，包括機(jī)械嚙合、化學(xué)鍵合以及物理粘附機(jī)制（即范德華相互作用、氫鍵等），這三者都和纖維與樹脂兩相間的潤濕性密切相關(guān)。圖1-2復(fù)合材料結(jié)構(gòu)簡圖1.3.2碳纖維復(fù)合材料的界面設(shè)計1.3.2.1碳纖維表面修飾PAN基碳纖維生產(chǎn)時需進(jìn)行高溫碳化，目的是高溫分解其他物質(zhì)從而最大程度留存碳元素含量，因此其表面能低，缺乏活性基團(tuán)，同時以極穩(wěn)定的非極性結(jié)構(gòu)存在。因此碳纖維與大多數(shù)基體材料的界面粘合性較差，基體很難浸潤纖維產(chǎn)生包覆[17]。針對這種現(xiàn)狀，多年來國內(nèi)外大量研究工作者開始著力探究碳纖維的表面修飾（例如接枝、上漿等）相關(guān)以期提高其表面活化能或粗糙度間接對界面層進(jìn)行優(yōu)化。目前有關(guān)碳纖維表面修飾的研究方法，在各界工作人員的不懈努力下歸納總結(jié)出了很多，主要分為以下幾種：（1）表面氧化修飾表面氧化法是指利用氧化劑處理纖維表面，可分為氣相氧化和液相氧化，前者主要選取臭氧或空氣作為氧化劑，后者大多采用濃酸（濃硝酸等）。研究結(jié)果表明[18]，經(jīng)此法試驗后，大量含氧官能團(tuán)被引入纖維表層，同時表面粗糙度有明顯提升，處理后纖維增強復(fù)合材料的力學(xué)性能有5

PMDA-ODA型PI結(jié)構(gòu)簡圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]純電動汽車車身材料輕量化應(yīng)用現(xiàn)狀淺談[J]. 趙治,郝志莉.  汽車實用技術(shù). 2020(07)
[2]熱塑性樹脂基復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的研究進(jìn)展[J]. 吳琨.  價值工程. 2020(09)
[3]碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用及展望[J]. 于海寧,高長星,王艷華.  合成纖維工業(yè). 2020(01)
[4]碳纖維的合成及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 于夢賢,薛光宇,王浩任,宋新飛,孫一諾,丁文釗,馬登學(xué),夏其英,梁士明.  山東化工. 2019(15)
[5]碳纖維增強高性能熱塑性復(fù)合材料界面改性的研究進(jìn)展[J]. 邢開,徐海兵,顏春,陳剛,陳明達(dá),祝穎丹.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2019(05)
[6]臭氧改性碳纖維/聚酰亞胺復(fù)合材料的制備與性能研究[J]. 張榮,裴學(xué)良,席先鋒,歐陽琴,張坤璽,徐劍,陳友汜.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2019(03)
[7]復(fù)合材料風(fēng)電葉片先進(jìn)制造技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 柴紅梅,袁凌,李穎,韓銳,潘磊,杜春.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2019(02)
[8]大塊充填樹脂的研究進(jìn)展[J]. 姜雪,高平,魏茜茜,張曉萌,徐通,趙頎,朱松.  口腔醫(yī)學(xué). 2019(01)
[9]碳纖維增強聚苯硫醚復(fù)合材料激光加熱原位成型過程中的溫度場[J]. 宋清華,劉衛(wèi)平,陳吉平,劉奎,楊洋.  復(fù)合材料學(xué)報. 2019(02)
[10]碳纖維復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 劉強.  科技與企業(yè). 2015(22)

博士論文
[1]CNT/CF多尺度纖維固液潤濕行為及其熱塑性復(fù)合材料界面性能[D]. 王健.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]碳纖維/乙烯基酯樹脂界面設(shè)計及其作用機(jī)理研究[D]. 焦衛(wèi)衛(wèi).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]碳纖維表面和界面性能研究及評價[D]. 張煥俠.東華大學(xué) 2014
[4]碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料界面結(jié)合強度關(guān)鍵影響因素研究[D]. 張敏.山東大學(xué) 2010
[5]稀土溶液處理碳纖維填充熱塑性聚酰亞胺復(fù)合材料摩擦學(xué)性能研究[D]. 李健.上海交通大學(xué) 2008

碩士論文
[1]抗高速沖擊泡沫鋁夾芯復(fù)合材料設(shè)計及數(shù)值模擬[D]. 楊逸民.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]CFF/PEEK復(fù)合材料的制備與界面浸潤性研究[D]. 張昕.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[3]高導(dǎo)熱聚醚醚酮復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 趙軒.吉林大學(xué) 2019
[4]CF/PEEK熱塑性復(fù)合材料熱成型及熱變形工藝研究[D]. 張涵其.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[5]碳纖維表面可控接枝聚合改性及其復(fù)合材料界面模擬研究[D]. 王秋萍.南昌航空大學(xué) 2017
[6]石墨烯表面修飾對石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料界面及拉伸性能影響的分子模擬研究[D]. 劉曉龍.中國石油大學(xué)(華東) 2017
[7]LFT-D長纖維增強熱塑性復(fù)合材料模壓成型工藝研究[D]. 王在富.南京理工大學(xué) 2015
[8]多巴胺改性芳綸纖維及其復(fù)合材料界面性能研究[D]. 董慶亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[9]高分子結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的多尺度分子模擬[D]. 孫德林.華南理工大學(xué) 2012



本文編號：3221450