本文通過預先對碳布進行表面改性,然后采用化學氣相沉積法（CVD）在其表面生長碳納米管（CNTs）完成了 CNTs/碳布增強體的前期制備,并通過研究以下內(nèi)容,實現(xiàn)了碳布表面均勻生長CNTs的工藝優(yōu)化及其增強復合材料的高性能制備:（1）采用了三種不同的改性方案對脫漿碳布進行表面預處理,并利用相關的表征方法研究了其對碳布的表面特性、CNTs的生長形貌與加載量、CNTs/碳布的拉伸強度以及復合材料的層間剪切強度的影響;（2）選擇最佳改性方案后,采用了不同的催化參數(shù)對改性碳布進行表面CNTs的優(yōu)化加載,研究了催化劑前驅體浸漬時間、催化劑種類、催化劑的還原溫度與還原時間對CNTs/碳布及其增強復合材料形貌與性能的影響;（3）確定最佳催化工藝后,采用了不同的CVD參數(shù)進一步對改性碳布進行表面CNTs的優(yōu)化生長,研究了生長溫度、生長時間與氫氣比例對CNTs/碳布及其增強復合材料形貌與性能的影響。不同的表面預處理方法能夠產(chǎn)生不同的改性效果。研究表明:PyC預處理僅在碳布表面沉積了少量碳顆粒,未形成均勻的PyC薄層,對CNTs的生長產(chǎn)生了不利影響。NaOH預處理使碳布表面產(chǎn)生了少量活性基團,表面褶皺被蝕刻... 

【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(shù)】：107 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 碳布增強復合材料的研究
        1.2.1 應用現(xiàn)狀與發(fā)展前景
        1.2.2 受限因素
        1.2.3 改進措施
    1.3 CNTs/碳布增強復合材料的研究
        1.3.1 CNTs/碳布增強復合材料的制備方法
        1.3.2 CNTs/碳布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 本文的研究目的與研究內(nèi)容
第二章 實驗材料及實驗方法
    2.1 技術路線
    2.2 實驗材料與實驗設備
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 實驗設備
    2.3 碳布/碳纖維表面生長CNTs的工藝過程
        2.3.1 碳布/碳纖維脫漿處理
        2.3.2 碳布/碳纖維表面改性預處理
        2.3.3 碳布/碳纖維表面加載催化劑
        2.3.4 碳布/碳纖維表面生長CNTs
    2.4 測試及表征方法
        2.4.1 CNTs/碳布及其增強復合材料的FESEM表征
        2.4.2 CNTs/碳布微結構的HRTEM表征
        2.4.3 CNTs/碳布結構有序度的拉曼光譜表征
        2.4.4 CNTs/碳布的單絲拉伸強度表征
        2.4.5 碳布表面官能團的FTIR定性表征
        2.4.6 碳布表面化學成分的XPS定量表征
        2.4.7 碳布晶體結構的XRD表征
        2.4.8 CNTs/碳布增強復合材料的ILSS表征
第三章 表面改性預處理對碳布生長CNTs及其復合材料的影響
    3.1 前言
    3.2 單向碳纖維的電化學處理改性
        3.2.1 碳纖維的電化學處理與CNTs/碳纖維的制備
        3.2.2 電化學改性對碳纖維生長CNTs形貌與性能的影響
        3.2.3 碳布表面改性的困難性分析
    3.3 碳布的表面改性預處理及CNTs/碳布增強體的制備
        3.3.1 熱解碳（PyC）的表面沉積預處理
        3.3.2 氫氧化鈉（NaOH）的表面蝕刻預處理
2O₂）的表面活化預處理">        3.3.3 雙氧水（H₂O₂）的表面活化預處理
        3.3.4 CNTs/碳布增強體的制備
    3.4 表面改性預處理對CNTs/碳布及其增強復合材料的影響
        3.4.1 對CNTs/碳布表面形貌的影響
        3.4.2 對CNTs/碳布拉伸性能的影響
        3.4.3 對CNTs/碳布增強復合材料ILSS的影響
        3.4.4 對CNTs/碳布增強復合材料斷面形貌的影響
2O₂處理對碳布表面改性效果的對比分析">    3.5 NaOH與H₂O₂處理對碳布表面改性效果的對比分析
        3.5.1 改性碳布的FTIR分析
        3.5.2 改性碳布的XPS分析
        3.5.3 改性碳布的XRD分析
        3.5.4 改性碳布的拉曼光譜分析
    3.6 本章小結
第四章 催化工藝參數(shù)對碳布生長CNTs及其復合材料的影響
    4.1 前言
    4.2 CNTs/碳布增強體及其復合材料的制備
        4.2.1 不同催化劑前驅體浸漬時間下CNTs碳布增強體的制備
        4.2.2 不同催化劑種類下CNTs/碳布增強體的制備
        4.2.3 不同催化劑還原溫度下CNTs/碳布增強體的制備
        4.2.4 不同催化劑還原時間下CNTs/碳布增強體的制備
        4.2.5 CNTs/碳布增強復合材料的制備
    4.3 浸漬時間對碳布生長CNTs及其復合材料的影響
        4.3.1 對CNTs/碳布表面形貌的影響
        4.3.2 對CNTs/碳布交叉點處形貌的影響
        4.3.3 對CNTs/碳布拉伸強度的影響
        4.3.4 對CNTs/碳布增強復合材料ILSS的影響
    4.4 催化劑種類對碳布生長CNTs及其復合材料的影響
        4.4.1 對CNTs/碳布表面形貌的影響
        4.4.2 對CNTs微觀結構的影響
        4.4.3 對CNTs/碳布石墨化程度的影響
        4.4.4 對CNTs/碳布拉伸強度的影響
        4.4.5 對CNTs/碳布增強復合材料ILSS的影響
    4.5 還原溫度對碳布生長CNTs及其復合材料的影響
        4.5.1 對CNTs/碳布表面形貌的影響
        4.5.2 對CNTs微觀結構的影響
        4.5.3 對CNTs/碳布石墨化程度的影響
        4.5.4 對CNTs/碳布拉伸強度的影響
        4.5.5 對CNTs/碳布增強復合材料ILSS的影響
    4.6 還原時間對碳布生長CNTs及其復合材料的影響
        4.6.1 對CNTs/碳布表面形貌的影響
        4.6.2 對CNTs/碳布石墨化程度的影響
        4.6.3 對CNTs/碳布拉伸強度的影響
        4.6.4 對CNTs/碳布增強復合材料ILSS的影響
    4.7 本章小結
第五章 CVD工藝參數(shù)對碳布生長CNTs及其復合材料的影響
    5.1 前言
    5.2 碳布一步法生長CNTs及其復合材料的制備
        5.2.1 不同生長溫度下CNTs/碳布增強體的制備
        5.2.2 不同生長時間下CNTs/碳布增強體的制備
        5.2.3 不同氫氣比例下CNTs/碳布增強體的制備
        5.2.4 CNTs/碳布增強復合材料的制備
    5.3 生長溫度對碳布生長CNTs及其復合材料的影響
        5.3.1 對CNTs/碳布表面形貌的影響
        5.3.2 對CNTs微觀結構的影響
        5.3.3 對CNTs/碳布石墨化程度的影響
        5.3.4 對CNTs/碳布拉伸強度的影響
        5.3.5 對CNTs/碳布增強復合材料ILSS的影響
    5.4 生長時間對碳布生長CNTs及其復合材料的影響
        5.4.1 對CNTs/碳布表面形貌的影響
        5.4.2 對CNTs/碳布拉伸強度的影響
        5.4.3 對CNTs/碳布增強復合材料ILSS的影響
    5.5 氫氣比例對碳布生長CNTs及其復合材料的影響
        5.5.1 對CNTs/碳布表面形貌的影響
        5.5.2 對CNTs/碳布石墨化程度的影響
        5.5.3 對CNTs微觀結構的影響
        5.5.4 對CNTs/碳布拉伸強度的影響
        5.5.5 對CNTs/碳布增強復合材料ILSS的影響
        5.5.6 對CNTs/碳布增強復合材料斷面形貌的影響
    5.6 CNTs對碳布拉伸強度的增強機理
    5.7 本章小結
第六章 結論
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文
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
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[2]國內(nèi)外碳纖維及其復合材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 張定金,陳虹,張婧.  新材料產(chǎn)業(yè). 2015(05)
[3]碳纖維在國防軍工領域中的應用（2）[J]. 賀福,李潤民.  高科技纖維與應用. 2007(01)
[4]碳纖維增強復合材料的應用現(xiàn)狀[J]. 蘇小萍.  高科技纖維與應用. 2004(05)

博士論文
[1]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



本文編號：3159642