本文關(guān)鍵詞：上膠劑對T800碳纖維表面的浸潤性及其復(fù)合材料界面性能的影響

  更多相關(guān)文章： T800碳纖維 復(fù)合材料界面 上膠劑 熱處理 纖維素納米晶 多尺度增強(qiáng)

【摘要】：碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料由碳纖維、基體以及界面相三部分構(gòu)成,在碳纖維表面有一層上膠劑,上膠劑既能與碳纖維表面發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng),也可以與基體樹脂產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),在碳纖維與樹脂基體之間形成過渡相,對碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能起著重要作用。本文旨在研究碳纖維表面上膠劑層的變化(表面熱處理和引入納米粒子)對其增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料的界面性能影響。首先,選擇兩種含有不同上膠劑的日本東麗T800碳纖維(T800-1,T800-2),對其進(jìn)行不同溫度(80℃,120℃,160℃,200℃)的表面熱處理,采用SEM、XPS和接觸角測試等分析手段研究熱處理對碳纖維表面物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化及其增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料界面性能的影響。研究結(jié)果表明,兩種碳纖維表面的上膠劑在熱處理?xiàng)l件下均呈現(xiàn)一定的反應(yīng)性,T800-1碳纖維表面上膠劑中因含有少量的氨基,在熱處理?xiàng)l件下呈現(xiàn)更明顯的反應(yīng)性,并且隨著熱處理溫度的增加,其表面殘留的上膠劑固含量一直上升,復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度也逐步提高,而T800-2碳纖維在200℃℃熱處理后,纖維表面殘留的固含量以及復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度均出現(xiàn)驟降。其次,選擇國產(chǎn)T800碳纖維(T800-3),對其表面分別涂覆添加不同含量的Tempo和Cationic纖維素納米晶(CNC)的上膠劑,研究CNC的引入對T800碳纖維復(fù)合材料的界面性能的影響。結(jié)果表明,Cationic CNC因表面帶有正電荷,在碳纖維表面粘附牢固,且涂覆均勻,對提升復(fù)合材料耐熱性和界面性能更明顯；添加0.5wt%的Cationic CNC后T800-3碳纖維/環(huán)氧828復(fù)合材料的界面層間剪切強(qiáng)度(IFSS)由114MPa提高到123MPa,Tg提高了4℃,因此在復(fù)合材料層間引入一定濃度的纖維素納米晶,能夠增強(qiáng)復(fù)合材料的界面性能。
【關(guān)鍵詞】：T800碳纖維 復(fù)合材料界面 上膠劑 熱處理 纖維素納米晶 多尺度增強(qiáng)
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ342.742;TB332
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-33
• 1.1 前言15-16
• 1.2 碳纖維及其增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料16-19
• 1.2.1 碳纖維16-17
• 1.2.2 碳纖維復(fù)合材料17-19
• 1.3 復(fù)合材料界面以及影響界面性能的因素19-21
• 1.3.1 界面形成以及作用機(jī)理19-20
• 1.3.2 影響界面性能的因素20-21
• 1.4 上膠劑21-22
• 1.4.1 上膠劑21
• 1.4.2 上膠劑的作用21-22
• 1.5 增強(qiáng)界面性能的方法、原理及表征方法22-26
• 1.5.1 纖維表面改性22-23
• 1.5.2 纖維表面涂覆韌性物質(zhì)23-24
• 1.5.3 纖維表面涂覆納米粒子24-25
• 1.5.4 樹脂基體的匹配與改性25-26
• 1.5.5 界面表征的方法26
• 1.6 熱處理對復(fù)合材料界面性能的影響26-27
• 1.7 多尺度增強(qiáng)復(fù)合材料界面處的性能27-30
• 1.7.1 多尺度增強(qiáng)復(fù)合材料界面處的性能以及原理27-28
• 1.7.2 用于多尺度增強(qiáng)的納米粒子28-29
• 1.7.3 纖維素納米晶增強(qiáng)復(fù)合材料29-30
• 1.8 纖維素納米晶30-32
• 1.8.1 纖維素納米晶的特點(diǎn)30
• 1.8.2 纖維素納米晶的制備和改性30-31
• 1.8.3 纖維素納米晶界面增強(qiáng)復(fù)合材料31-32
• 1.9 課題研究意義與目的及主要內(nèi)容32-33
• 第二章 上膠劑的熱處理對T800碳纖維/828樹脂復(fù)合材料界面性能的影響33-57
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分33-37
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料33-34
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備34
• 2.1.3 上膠劑的提取及表征34-35
• 2.1.4 碳纖維的熱處理及后續(xù)除膠處理35
• 2.1.5 碳纖維表面性能分析35-36
• 2.1.6 界面剪切的強(qiáng)度樣條制備及測試36-37
• 2.2 結(jié)果與討論37-57
• 2.2.1 上膠劑的基礎(chǔ)表征37-39
• 2.2.2 上膠劑提取率39-41
• 2.2.3 碳纖維表面物理化學(xué)狀態(tài)41-52
• 2.2.4 復(fù)合材料界面性能52-55
• 2.2.5 小結(jié)55-57
• 第三章 表面涂覆纖維素納米晶T800-3碳纖維/828環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的界面性能的研究57-79
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方法57-62
• 3.1.0 實(shí)驗(yàn)材料57
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備57-58
• 3.1.2 基礎(chǔ)原料的表征58
• 3.1.3 上膠劑溶液的配制58-59
• 3.1.4 上膠過程59
• 3.1.5 碳纖維表面性能分析59
• 3.1.6 復(fù)合材料界面處的分析59-60
• 3.1.7 復(fù)合材料界面力學(xué)性能樣條制備及測試過程60-62
• 3.2 結(jié)果與討論62-79
• 3.2.1 基礎(chǔ)表征62-66
• 3.2.2 不同表面官能化纖維素納米晶增強(qiáng)T800-3碳纖維/828環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能的研究66-73
• 3.2.3 不同濃度的Cationic化纖維素納米晶增強(qiáng)T800-3碳纖維/828環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能的研究73-78
• 3.2.4 小結(jié)78-79
• 第四章 結(jié)論79-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 致謝87-89
• 發(fā)表及已接受的論文89-91
• 作者和導(dǎo)師簡介91-93
• 附件93-94

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本文編號：690943