本文采用實驗室自行設計的連續(xù)化化學氣相沉積（CVD）設備,實現了CNTs/CF多尺度增強體的連續(xù)化制備,完成了對連續(xù)化制備工藝的進一步優(yōu)化。本文主要針對以下四個方面進行研究:（1）研究電化學陽極氧化（EAO）強度對碳纖維表面元素及官能團含量、纖維拉伸強度及CNTs/CF多尺度增強體表面形貌的影響;（2）分析催化劑顆粒的元素組成及相組成,探究硫元素摻雜形式;（3）優(yōu)化催化劑體系,在催化劑前驅體中引入硫脲作為催化促進劑,探究促進劑及生長溫度對CNTs/CF多尺度增強體表面形貌、單絲拉伸強度以及CNTs微觀結構的影響;（4）改變碳纖維進絲速度以及生長氣氛中H2與C2H2的比例,探究CVD工藝時間及生長氣氛對CNTs/CF多尺度增強體表面石墨化程度、表面形貌及其拉伸強度的影響。經過對預處理碳纖維的表面成分與力學性能的研究可知:EAO處理會增加表面極性官能團含量,改變碳纖維表面各種化學元素的相對含量。高強度的表面氧化會導致碳纖維表面被嚴重刻蝕,造成大量缺陷出現在碳纖維表面從而導致其石墨結構疏松,影響碳纖維表面的石墨化程度,進而致使碳纖維強度降低。經過50C/g、100C/g及150C/g電化學處... 

【文章來源】：山東大學山東省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數】：88 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 碳纖維及其復合材料
        1.2.1 碳纖維及其復合材料發(fā)展現狀
        1.2.2 限制因素及改進措施
    1.3 CNTs/CF多尺度增強體增強復合材料
        1.3.1 CNTs/CF多尺度增強體的制備工藝
        1.3.2 CNTs/CF增強復合材料力學性能的增強機制
    1.4 目前存在的問題
    1.5 本課題研究目的與內容
第二章 實驗材料及試驗方法
    2.1 技術路線
    2.2 實驗材料與設備儀器
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 設備儀器
    2.3 實驗方法
        2.3.1 碳纖維脫漿處理
        2.3.2 碳纖維表面電化學陽極氧化處理及催化劑前驅體負載
        2.3.3 催化劑還原及CNTs生長
    2.4 測試及表征
        2.4.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)
        2.4.2 高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)
        2.4.3 拉曼光譜分析(Raman)
        2.4.4 X射線光電子能譜分析(XPS)
        2.4.5 X射線衍射分析(XRD)
        2.4.6 熱重分析(TG)
        2.4.7 單絲拉伸強度測試
        2.4.8 浸潤性分析
第三章 碳纖維表面電化學氧化工藝研究
    3.1 引言
    3.2 電化學氧化對碳纖維表面元素的影響
    3.3 電化學氧化對CNTs/CF多尺度增強體表面形貌的影響
    3.4 電化學氧化對碳纖維拉伸強度的影響
    3.5 本章小結
第四章 連續(xù)化碳纖維表面生長CNTs的催化劑體系優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 生長溫度對碳纖維表面生長CNTs的影響
    4.3 硫脲濃度對碳纖維表面生長CNTs的影響
    4.4 催化劑成分比例探究
    4.5 生長溫度及硫脲濃度對CNTs微觀結構的影響
        4.5.1 CNTs/CF多尺度增強體表面石墨化程度分析
        4.5.2 CNTs微觀結構分析
        4.5.3 CNTs/CF多尺度增強體熱氧化性能分析
    4.6 本章小結
第五章 連續(xù)化碳纖維表面生長CNTs的工藝條件優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 走絲速度對碳纖維表面生長CNTs的影響
        5.2.1 走絲速度對多尺度增強體表面形貌的影響
        5.2.2 走絲速度對多尺度增強體拉伸強度的影響
    5.3 生長氣氛對碳纖維表面生長CNTs的影響
        5.3.1 生長氣氛對多尺度增強體表面形貌的影響
        5.3.2 走絲速度對多尺度增強體拉伸強度的影響
    5.4 CNTs/CF多尺度增強體浸潤性分析
    5.5 本章小結
第六章 結論
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間的科研成果
參與的科研項目
學位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻】：
期刊論文
[1]碳納米管增強鎂基復合材料導熱性能研究[J]. 杜文博,侯江濤,孟繁婧,李淑波.  中國材料進展. 2020(01)
[2]CNT-CF/水泥基材料導電性能研究[J]. 左俊卿,房霆宸,廖剛.  硅酸鹽通報. 2019(12)
[3]碳纖維增強樹脂基復合材料的應用現狀分析[J]. 張君紅.  建材與裝飾. 2019(30)
[4]碳纖維表面改性研究進展[J]. 戰(zhàn)奕凱,趙潛,李莉萍,劉玉飛,龔勇吉,何敏.  工程塑料應用. 2019(10)
[5]纖維增強復合材料在汽車覆蓋件中的應用[J]. 葉輝,劉暢,閆康康.  吉林大學學報(工學版). 2020(02)
[6]碳纖維表面處理技術研究進展[J]. 周雪松,王亞東,匡培東,蔣愛云,張保豐.  合成纖維工業(yè). 2019(04)
[7]早齡期CNTs增強水泥基復合材料的性能研究[J]. 花蕾,王劉蕓.  硅酸鹽通報. 2019(04)
[8]碳纖維復合材料在航空航天領域的應用研究[J]. 王銘輝.  現代商貿工業(yè). 2019(08)
[9]江蘇碳纖維產業(yè)發(fā)展之路探討[J]. 任海玲,李旭紅,徐琴平,孫然.  科技與經濟. 2019(01)
[10]碳纖維復合材料汽車零部件開發(fā)與應用前景[J]. 孫鴻昌,張欣然.  化工設計通訊. 2018(12)

博士論文
[1]CNT/CF多尺度纖維固液潤濕行為及其熱塑性復合材料界面性能[D]. 王健.哈爾濱工業(yè)大學 2019
[2]碳纖維增強PPBES復合材料的界面改性研究[D]. 李楠.大連理工大學 2018
[3]碳纖維表面多尺度組元構筑及其復合材料界面性能研究[D]. 王彩鳳.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[4]碳纖維表面生長碳納米管/碳納米纖維及其增強復合材料的研究[D]. 范汶鑫.山東大學 2016

碩士論文
[1]碳布表面均勻生長碳納米管的工藝優(yōu)化及其增強復合材料的研究[D]. 路瑞佼.山東大學 2019
[2]碳纖維/碳布表面生長碳納米管及其復合材料的研究[D]. 王興輝.山東大學 2018
[3]連續(xù)化碳纖維表面生長碳納米管及其結構性能研究[D]. 鄭林寶.山東大學 2018
[4]碳纖維表面生長碳納米管及其結構性能研究[D]. 陳銘.北京化工大學 2016
[5]碳纖維多尺度增強體的制備及其結構性能研究[D]. 趙永華.北京化工大學 2015
[6]電動汽車覆蓋件輕量化的力學性能分析和研究[D]. 李丹陽.哈爾濱工業(yè)大學 2014



本文編號：3633412