發(fā)布時間：2021-05-06 07:54

　　經(jīng)過多年努力,國產(chǎn)碳纖維獲得了全面發(fā)展,以高強中模型碳纖維為例,國產(chǎn)碳纖維本征力學(xué)性能已經(jīng)達到甚至超過國際同類產(chǎn)品水平。但是國產(chǎn)碳纖維在實際應(yīng)用中遇到很多問題,特別是高強中模型碳纖維在復(fù)合材料性能轉(zhuǎn)化率方面與國外產(chǎn)品存在較大差距。碳纖維表面結(jié)構(gòu)與樹脂形成的復(fù)合材料界面性能,是直接影響碳纖維性能轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。碳纖維的表面結(jié)構(gòu)可以分為物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu),兩種結(jié)構(gòu)與基體樹脂間的相互作用是復(fù)合材料界面的基礎(chǔ)。采用國產(chǎn)高強中模級濕法原絲和干濕法原絲,在同等氧化、碳化條件下,設(shè)計不同的表面處理條件可以獲得不同表面結(jié)構(gòu)的碳纖維。通過研究碳纖維的復(fù)絲力學(xué)性能、碳纖維表面物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)以及不同加工方式的復(fù)材試樣力學(xué)性能,總結(jié)不同復(fù)合材料加工形式下碳纖維表面結(jié)構(gòu)對性能轉(zhuǎn)化率影響規(guī)律,有利于提高國產(chǎn)碳纖維綜合性能、推動國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料的高效應(yīng)用。通過對表面物理形貌不同的濕法碳纖維和干濕法碳纖維復(fù)絲性能評價,研究了表面處理工藝對于碳纖維復(fù)絲力學(xué)性能的影響。在相同氧化、碳化條件下,由于碳纖維浸潤樹脂性能的改善,隨著表面處理電流密度的增加,碳纖維拉伸強度略有增加,同時其他指標:彈性模量、線密度基本不受表面處理電流... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 碳纖維概述
    1.2 PAN基碳纖維的制備工藝
        1.2.1 PAN原絲的制備工藝
        1.2.2 PAN基碳纖維的氧化碳化工藝
        1.2.3 PAN基碳纖維的表面優(yōu)化工藝
    1.3 碳纖維表面結(jié)構(gòu)
        1.3.1 碳纖維表面物理結(jié)構(gòu)
        1.3.2 碳纖維表面化學(xué)結(jié)構(gòu)
    1.4 碳纖維復(fù)合材料界面概述
        1.4.1 碳纖維復(fù)合材料界面理論
            1.4.1.1 浸潤擴散理論
            1.4.1.2 機械錨定理論
            1.4.1.3 化學(xué)鍵理論
        1.4.2 碳纖維復(fù)合材料界面性能評價方式
            1.4.2.1 界面性能宏觀評價
            1.4.2.2 界面性能微觀評價
            1.4.2.3 界面性能原位評價
    1.5 本課題研究的意義和主要研究內(nèi)容
        1.5.1 國產(chǎn)碳纖維樹脂基復(fù)合材料主要制備方式
        1.5.2 本課題研究的目的和意義
        1.5.3 本課題的主要研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗原料及樣品制備
        2.1.1 碳纖維制備原輔材料
        2.1.2 碳纖維樣品制備
    2.2 實驗表征方法
        2.2.1 碳纖維形貌結(jié)構(gòu)測試
        2.2.2 碳纖維表面化學(xué)結(jié)構(gòu)測試
        2.2.3 碳纖維表面碳結(jié)構(gòu)測試
        2.2.4 碳纖維接觸角測試
        2.2.5 碳纖維束絲性能測試
            2.2.5.1 碳纖維復(fù)絲拉伸試驗
            2.2.5.2 碳纖維起毛量測試
        2.2.6 復(fù)合材料力學(xué)性能測試
            2.2.6.1 碳纖維預(yù)浸料層壓板測試
            2.2.6.2 碳纖維纏繞NOL環(huán)測試
第三章 結(jié)果與討論
    3.1 表面處理的碳纖維束絲性能研究
        3.1.1 碳纖維力學(xué)性能分析
        3.1.2 碳纖維束起毛量分析
        3.1.3 碳纖維束微觀準直性分析
        3.1.4 小結(jié)
    3.2 表面處理的碳纖維表面結(jié)構(gòu)研究
        3.2.1 碳纖維表面物理結(jié)構(gòu)分析
        3.2.2 碳纖維表面碳結(jié)構(gòu)分析
        3.2.3 碳纖維表面化學(xué)結(jié)構(gòu)分析
        3.2.4 小結(jié)
    3.3 碳纖維表面結(jié)構(gòu)綜合評價指標-表面能研究
        3.3.1 碳纖維單纖維表面自由能分析
        3.3.2 碳纖維束與樹脂接觸角分析
        3.3.3 小結(jié)
    3.4 碳纖維表面自由能對復(fù)合材料性能影響
        3.4.1 碳纖維表面自由能對預(yù)浸料復(fù)合材料性能影響
            3.4.1.1 碳纖維表面自由能對復(fù)合材料層間剪切強度的影響
            3.4.1.2 碳纖維表面自由能對復(fù)合材料0°拉伸強度的影響
        3.4.2 碳纖維表面自由能對碳纖維纏繞復(fù)合材料性能影響
            3.4.2.1 碳纖維表面自由能對NOL層間剪切強度的影響
            3.4.2.2 碳纖維表面自由能對NOL拉伸強度的影響
        3.4.3 小結(jié)
第四章 結(jié)論
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者及導(dǎo)師簡介
    作者簡介
    導(dǎo)師簡介
附件


【參考文獻】：
期刊論文
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[9]聚丙烯腈原絲紡絲工藝與性能相關(guān)性研究[D]. 楊茂偉.山東大學(xué) 2007



本文編號：3171553