碳纖維復合材料作為一種強度高、模量高、密度小、尺寸穩(wěn)定等一系列優(yōu)異性能的先進材料,已廣泛應用于航空航天、軍事工業(yè)和體育器材等前沿領域。對碳纖維復合材料的界面進行優(yōu)化設計以提升復合材料的界面性能,良好的界面結合強度可以使載荷有效的從樹脂基體傳遞到纖維增強體,增強復合材料的力學性能。為了在碳纖維/雙馬復合材料中構建含有石墨烯的過渡界面層,本文通過化學接枝和物理吸附的方法將氧化石墨烯（GO）和功能化氧化石墨烯（f-GO）引入到復合材料的界面層。通過FT-IR、XPS、AFM、SEM、接觸角測試和層間剪切強度（ILSS）等手段,對復合材料界面層的結構和性能進行了表征分析。實驗結果表明,采用化學接枝的方法成功將f-GO接枝到碳纖維表面,碳纖維接枝后的表面能提升了65.0%,利用接枝碳纖維制備的雙馬復合材料的ILSS提高了25.2%。通過將碳纖維浸潤含有GO或MAH-GO的樹脂膠液或水溶液的方法,在碳纖維表面吸附GO或MAH-GO以構建過渡界面層。當GO在水溶液和樹脂膠液中的含量為0.05wt%時,復合材料的ILSS分別提高了30.9%和9.7%;當MAH-GO在膠液中的含量為0.2wt%時,復合... 

【文章來源】：沈陽航空航天大學遼寧省

【文章頁數】：65 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 前言
    1.2 碳纖維復合材料的界面理論
    1.3 碳纖維的表面處理
        1.3.1 碳纖維表面接枝改性
        1.3.2 碳纖維表面氧化處理
        1.3.3 碳纖維表面涂層
    1.4 氧化石墨烯的功能化及其在復合材料中的應用
        1.4.1 氧化石墨烯的功能化
        1.4.2 碳纖維/氧化石墨烯新型增強體的研究
    1.5 石墨烯對碳纖維/樹脂基復合材料的改性研究
    1.6 本課題研究的內容及意義
第2章 實驗部分
    2.1 主要原料
    2.2 主要實驗設備
    2.3 實驗方法
        2.3.1 氧化石墨烯的制備
        2.3.2 GO接枝碳纖維新型增強體的制備
        2.3.3 碳纖維復合材料的制備
        2.3.4 碳纖維浸潤含有GO的溶液制備碳纖維/BMI復合材料
    2.4 表征測試方法
        2.4.1 光電子能譜測試（XPS）
        2.4.2 掃描電鏡分析（SEM）
        2.4.3 原子力顯微鏡（AFM）
        2.4.4 傅里葉紅外光譜分析（FT-IR）
        2.4.5 碳纖維表面能測試
        2.4.6 纖維增強復合材料層間剪切強度（ILSS）測試方法
第3章 氧化石墨烯化學接法枝碳纖維及其復合材料的研究
    3.1 氧化石墨烯表面的胺基功能化處理結構分析
        3.1.1 胺基功能化GO的XPS結果分析
        3.1.2 胺基功能化GO表面的FT-IR分析
    3.2 碳纖維表面處理的結構表征與分析
        3.2.1 XPS分析
        3.2.2 FT-IR分析
        3.2.3 接枝碳纖維的表面能分析
        3.2.4 接枝碳纖維表面的AFM分析
        3.2.5 接枝碳纖維表面的SEM分析
    3.3 接枝碳纖維及其雙馬復合材料的界面黏結性能
        3.3.1 接枝碳纖維及其雙馬復合材料的ILSS
        3.3.2 接枝碳纖維及其雙馬復合材料的斷口形貌分析
    3.4 本章小結
第4章 碳纖維物理吸附GO及其雙馬復合材料的研究
    4.1 碳纖維物表面物理吸附GO及其雙馬復合材料的界面黏結性能
        4.1.1 碳纖維浸潤含有GO和MAH-GO的樹脂膠液
        4.1.2 碳纖維浸潤含有GO的水溶液
    4.2 碳纖維復合材料的層間斷口形貌分析
        4.2.1 碳纖維浸潤含有GO和MAH-GO的樹脂膠液制備的復合材料
        4.2.2 碳纖維浸潤含有GO的水溶液制備的復合材料
    4.3 本章小結
結論
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]A Novel Multiscale Reinforcement by In-Situ Growing Carbon Nanotubes on Graphene Oxide Grafted Carbon Fibers and Its Reinforced Carbon/Carbon Composites with Improved Tensile Properties[J]. Yunyu Li,Ling-jun Guo,Ya-wen Wang,He-jun Li,Qiang Song.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(05)
[2]碳纖維/氧化石墨烯多尺度增強體的制備與表征[J]. 趙永華,馬兆昆,宋懷河,陳銘,周正剛.  材料研究學報. 2016(03)
[3]用化學氣相沉積法在碳纖維表面連續(xù)涂覆玻纖的研究[J]. 武志云,史心鋒.  天津紡織科技. 2015(04)
[4]原子力顯微鏡測量碳纖維形貌及粗糙度的方法[J]. 高瑞玲,范洪濤.  科技創(chuàng)新與應用. 2014(35)
[5]化學接枝對碳纖維結構及性能的影響[J]. 張海生,王源升,任小孟,臧真娟.  功能材料. 2014(03)
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[9]氧化石墨烯接枝碳纖維新型增強體的制備與表征[J]. 劉秀影,宋英,李存梅,王福平.  無機化學學報. 2011(11)
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博士論文
[1]廢棄環(huán)氧樹脂再生技術及應用研究[D]. 許文嬌.東華大學 2011

碩士論文
[1]氧化石墨烯的制備與表征[D]. 邵桂林.東華大學 2012
[2]聚丙烯腈基碳纖維表面處理[D]. 王力勇.東華大學 2010



本文編號：3644638