碳纖維（CF）作為新一代高性能纖維,具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高模、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等優(yōu)異特性,通常用于增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料。樹脂與纖維界面相的微觀結(jié)構(gòu)與性能決定著載荷能否在基體與增強(qiáng)體之間均勻穩(wěn)定的傳遞,是制備高性能復(fù)合材料的關(guān)鍵因素。但是CF特殊的石墨結(jié)構(gòu)以及低比表面積、低表面能、化學(xué)惰性的表面特點,使其難以與聚合物形成有效的機(jī)械互鎖,也很難實現(xiàn)充分的潤濕作用和足夠的化學(xué)連接,導(dǎo)致界面處結(jié)合力較弱,使界面相成為材料的薄弱環(huán)節(jié),影響復(fù)合材料整體性能的提升,也限制了CF作為結(jié)構(gòu)材料和功能材料的使用和性能的發(fā)揮。界面相的優(yōu)化通常是通過對CF進(jìn)行表面功能化處理,以調(diào)控CF表面結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)來實現(xiàn)的。本論文利用多巴胺（DA）的聚合和粘附特性,從多巴胺表面化學(xué)改性的普適性、簡便性和反應(yīng)性入手,發(fā)展了多巴胺共聚合和同步沉積技術(shù)。一方面,以聚多巴胺（PDA）為介導(dǎo),將有機(jī)功能分子聚乙烯亞胺（PEI）引入到CF表面,用于復(fù)合材料的界面結(jié)合和結(jié)晶行為的調(diào)控;另一方面,引入納米組分—碳納米管（CNT）,對纖維增強(qiáng)體進(jìn)行了不同尺度的修飾;此外,在CF基材上負(fù)載導(dǎo)電聚合物聚吡咯（PPy）和CNT,構(gòu)建了PPy-CNT-C... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：184 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

PAN基CF的生產(chǎn)流程

上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文發(fā)生芳構(gòu)化反應(yīng)以及分子鏈間的收縮和重排，無定型亂層石墨結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善和成原子排列趨向于規(guī)整，并沿纖維軸方向擇優(yōu)取向，逐漸轉(zhuǎn)化為三維石墨網(wǎng)層結(jié)構(gòu)，尺寸和方向在石墨化的過程中得到了很好的調(diào)整，以實現(xiàn)更高的碳含量（高達(dá) 99更高的楊氏模量，電導(dǎo)率、導(dǎo)熱性也隨之增加。圖 1-2 為 PAN 基 CF 制備過程中的變化。

圖 1-2 PAN 基 CF 制備過程中的化學(xué)變化[2]Fig. 1-2 Chemical reactions during the preparation of PAN-based carbon fibers溫碳化和石墨化過程中，二維石墨烯片不規(guī)則堆砌（石墨片層間存在且沿纖維軸向高度取向，形成了一種二維相對有序、三維無序的“亂外，CF 呈現(xiàn)出顯著的“皮-芯”結(jié)構(gòu)（如圖 1-3），芯部區(qū)域微晶尺寸較疊褶皺多、結(jié)構(gòu)紊亂，而表層微晶尺寸較大、石墨條帶排列有序、取[4, 5]。


本文編號：3389864