發(fā)布時間：2022-01-03 04:05

　　高模碳纖維（HMCF）表面石墨化程度高,而現(xiàn)有的陽極氧化和水性環(huán)氧上漿的雙重處理技術(shù)并沒有完全消除HMCF的表面惰性,所形成的復(fù)合材料界面相也不能有效緩解高模碳纖維與環(huán)氧樹脂基體之間的模量突變和發(fā)揮傳遞載荷的“樞紐”作用。針對復(fù)合材料界面相薄弱而導(dǎo)致的弱失效形式和低載荷傳遞效率的問題,本文提出了在高模碳纖維表面以萘二酰亞胺（NDI）分子組裝構(gòu)筑二維組裝層和萘二酰亞胺/羥基化多壁碳納米管（NDI/MWNT）雜化分子組裝構(gòu)筑三維組裝層的方法,開展了以多維度組裝層形成的界面相構(gòu)建具有模量平臺的模量過渡層的研究,實現(xiàn)了界面相結(jié)構(gòu)設(shè)計與調(diào)控和復(fù)合材料的界面增強。（1）通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計制備氨基封端的NDI,并配置成上漿劑對高模碳纖維裸絲（Pristine HMCF）表面處理,制備NDI@HMCF。相較于Pristine HMCF,NDI@HMCF表面的化學(xué)活性和粗糙度提高。以HMCF作為基底輔助NDI成核及分子組裝,形成的平躺劍葉組裝體構(gòu)筑為NDI@HMCF表面的二維組裝層。提出了分子組裝機理:在NDI的萘環(huán)與碳纖維表面的sp2雜化域π-π作用而成核后,萘環(huán)間水平方向的H型π-π堆積主導(dǎo)分子聚集,... 

【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)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３碳纖維復(fù)合材料界面失效的示意圖??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ?ｆａｉｌｕｒｅ?ｏｆ?ＣＦＲＰ??１．２．１碌納米粒子增剛界面相??

?北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文???—〇＿■■■■■■?Ｉ：??Ｈｋ?＾??－＂Ｉ＇?Ｉ?Ｉ?Ｉ?２?Ｉ?Ｉ??？？ｎ??＝＾＾■１＝?！：?￣ｆ＾??：ｖｉ＾??Ｉ｜Ｉ｜｜Ｉ｜｜｜??—ｌｉｍｎ?：彿，??三?．．．??圖１－４碳纖維復(fù)合材料界面區(qū)域力調(diào)制ＡＦＭ照片和模量分析??Ｆｉｇ．?１?－４?Ｆｏｒｃｅ?ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ?ＡＦＭ?ｉｍａｇｅｓ?ａｎｄ?ｍｏｄｕｌｕｓ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ?ｒｅｇｉｏｎ?ｏｆ?ＣＦＲＰ??Ｃｈｅｎ?Ｌｅｉ?ＰＩ等分別在碳纖維表面物理吸附氧化石墨烯（ＧＯ）和化學(xué)接枝氨基化的??氧化石墨烯（ＳＧＯ）。盡管ＧＯ和ＳＧＯ都實現(xiàn)了界面相增剛，可是ＧＯ間的范德華力??作用驅(qū)使ＧＯ在界面相堆疊團聚，而ＳＧＯ氨基與環(huán)氧樹脂基體之間的化學(xué)鍵作用實??現(xiàn)了均勻分布ＳＧＯ網(wǎng)絡(luò)的界面相構(gòu)筑（圖１－５），其形成的模量過渡層結(jié)構(gòu)更優(yōu)，將??裂紋阻擋在ＳＧＯ網(wǎng)絡(luò)內(nèi)偏轉(zhuǎn)，有效增加了裂紋傳播的途徑。??（ＪＵ??圖１－５?ＧＯ和ＳＧＯ改性的碳纖維表面ＳＥＭ照片??Ｆｉｇ．?１－５?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ?ｍｏｄｉｆｉｅｄ?ｂｙ?ＧＯ?ａｎｄ?ＳＧＯ??通過控制碳納米粒子與碳纖維的連接方式、碳納米粒子的含量或者碳納米粒子間??的作用力，可以實現(xiàn)剛性界面相的設(shè)計與調(diào)控，但是如何無損地實現(xiàn)碳纖維與碳納米??粒子之間的強結(jié)合卻成為難題�；瘜W(xué)接枝方式能夠緩解碳納米粒子團聚現(xiàn)象，但是需??要事先氧化或酸化預(yù)處理來官能化碳纖維表面，而這又會導(dǎo)致碳纖維本體拉伸性能的??下降；物理吸附方式操作簡單，然而碳納米粒子往往隨機分布在碳纖維表面，并且由??于范德華

ｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐＨ－ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ａｓｓｅｍｂｌｙ?ｏｆ?ａｍｐｈｉｐａｔｈｉｃ??ｐｅｐｔｉｄｅ??Ｚｈａｎｇ?等設(shè)計合成芳香烴衍生物（ｐｏｌｙＡＥＭＡ），當溶液ｐＨ為８或１２時，??分子間的７Ｉ－７Ｃ作用主導(dǎo)分子聚集，而端氨基間的氫鍵作用驅(qū)動分子組裝成納米球和納??米花；但是當溶液ｐＨ為２時，質(zhì)子化的端氨基間的氫鍵（靜電吸引作用）轉(zhuǎn)變成靜??電排斥作用，其強度甚至超過７ＷＣ作用，導(dǎo)致分子組裝失�。▓D１－１７）。??ｓ？ｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｅ?ｉｎｔｏ?ｍｉｃｅｌｌｅｓ??＾?ａｔ?ａｒｏｕｎｄ?ｐＫａ?★??＼?Ｓ?ａ?Ｉ??＾?Ｉ?０?Ｉ?Ｉ??Ｉ１??ｓｏｌｖｅｎｔ?ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ??策?ｌ?一’??＝?ＰＭＩ－ＰＡＥＭＡ??圖１－１７?ｐｏｌｙＡＥＭＡ的ｐＨ響應(yīng)分子組裝示意圖??Ｆｉｇ．?１－１７?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｐＨ－ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ａｓｓｅｍｂｌｙ?ｏｆ?ｐｏｌｙＡＥＭＡ??憑借ｐＨ響應(yīng)分子組裝方法可以改變分子間的非共價鍵作用，進而促進分子的識??別、聚集與規(guī)整排布，相比蒸發(fā)誘導(dǎo)分子組裝方法耗能大幅減少，但還是無法避免溶??液中分子無規(guī)則熱運動對分子組裝體系的影響�；纵o助分子組裝是以基底表面吸附??分子并誘發(fā)成核組裝，避免了分子無規(guī)運動對組裝體系的負面影響。??１．３．１．２．２基底輔助分子組裝??基底表面既是誘發(fā)分子組裝的“成核劑”，又是約束分子組裝的“束縛劑”。Ｓｏ??Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ?１１［４８】等分析了多肽衍生物在高定向熱解石墨基底表面的分子組裝行為，發(fā)??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高剛度環(huán)氧樹脂與高模碳纖維的界面相容和性能匹配[J]. 許鵬,李剛,于運花,楊小平.  復(fù)合材料學(xué)報. 2019(09)
[2]Anodic Oxidation on Structural Evolution and Tensile Properties of Polyacrylonitrile Based Carbon Fibers with Different Surface Morphology[J]. Zhaorui Li, Jianbin Wang, Yuanjian Tong and Lianghua Xu National Carbon Fiber Engineering Research Center, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China.  Journal of Materials Science & Technology. 2012(12)
[3]PAN基高模量碳纖維[J]. 張學(xué)軍.  新材料產(chǎn)業(yè). 2010(11)

博士論文
[1]環(huán)氧樹脂交聯(lián)結(jié)構(gòu)模擬及具有模量過渡層結(jié)構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料性能研究[D]. 楊青.北京化工大學(xué) 2014



本文編號：3565532