纖維物理形貌影響碳纖維復(fù)合材料的界面性能導(dǎo)致其整體性能下降。對(duì)于表面物理形貌不同的碳纖維,其表面處理的對(duì)比和分析研究對(duì)碳纖維制備和復(fù)合材料的工藝性均具有重要的意義。本文主要以常規(guī)牌號(hào)中模量相近,但具有不同表面物理形貌的兩種碳纖維(干噴濕紡T700S級(jí)和濕噴濕紡T300級(jí))為研究對(duì)象;對(duì)其在同等條件下進(jìn)行表面氧化處理后,分析了纖維表面碳結(jié)構(gòu)、表面元素和官能團(tuán)含量、表面能、纖維強(qiáng)度及其復(fù)材層間剪切強(qiáng)度的變化規(guī)律,討論了碳纖維表面物理形貌對(duì)其表面處理效果的影響:相較于表面光潔的干噴濕碳紡纖維,表面具有溝槽形貌的濕噴濕紡碳纖維表面微晶結(jié)構(gòu)更容易被破壞,表面碳結(jié)構(gòu)變化受表面處理的影響會(huì)更顯著;且濕噴濕紡碳纖維表面更容易引入含氧官能團(tuán),表面處理后,濕噴濕紡碳纖維表面O元素增加了 47%,O/C增加了 65%;干噴濕紡碳纖維表面O元素增加了 25%,O/C增加了 31%。在本研究的條件范圍內(nèi),兩種纖維的拉伸強(qiáng)度都表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律,即先增加再減小;但干噴濕紡工藝制備的碳纖維(T700S)強(qiáng)度變化更小一些。相較于濕噴濕紡工藝制備的碳纖維,干噴濕紡制備的碳纖維表面能極性分量的增加更難,所需要的電流密度...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
符號(hào)和縮略詞說明
第一章 緒論
    1.1 國內(nèi)外碳纖維發(fā)展情況及現(xiàn)狀
        1.1.1 碳纖維的發(fā)展歷史
        1.1.2 國外碳纖維的發(fā)展
        1.1.3 國內(nèi)碳纖維的發(fā)展
        1.1.4 碳纖維的應(yīng)用發(fā)展
    1.2 PAN基碳纖維制備過程
        1.2.1 干噴濕紡的原理
        1.2.2 氧化碳化制備原理
    1.3 PAN基碳纖維的表面結(jié)構(gòu)
        1.3.1 表面物理結(jié)構(gòu)
        1.3.2 表面物理形貌形成機(jī)理
        1.3.3 表面化學(xué)結(jié)構(gòu)
    1.4 碳纖維表面改性處理
        1.4.1 表面處理方法
            1.4.1.1 氧化法
            1.4.1.2 高能輻射法
            1.4.1.3 表面涂層法
        1.4.2 表面處理對(duì)表面官能團(tuán)的影響
        1.4.3 表面處理對(duì)碳纖維表面微晶尺寸的影響
        1.4.4 碳纖維的表面形貌及結(jié)構(gòu)的表征
            1.4.4.1 表面形貌的表征
            1.4.4.2 表面碳結(jié)構(gòu)的表征
            1.4.4.3 表面基團(tuán)的表征
            1.4.4.4 表面自由能的表征
    1.5 本課題研究的目的及主要研究內(nèi)容
        1.5.1 本課題研究的目的
        1.5.2 本課題的主要研究內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 碳纖維樣品制備
        2.1.1 原材料
        2.1.2 碳纖維樣品的制備
    2.2 結(jié)構(gòu)與性能表征
        2.2.1 碳纖維表面拉曼光譜測試
        2.2.2 X射線光電子能譜(XPS)測試
        2.2.3 層間剪切強(qiáng)度
        2.2.4 動(dòng)態(tài)接觸角測試及碳纖維表面自由能計(jì)算
        2.2.5 碳纖維拉伸強(qiáng)度測試
        2.2.6 碳纖維表面物理形貌觀察
第三章 結(jié)果與討論
    3.1 碳纖維表面物理形貌特征
    3.2 表面處理對(duì)碳纖維表面碳結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律
        3.2.1 電流密度對(duì)碳纖維表面碳結(jié)構(gòu)的影響
        3.2.2 氧化時(shí)間對(duì)碳纖維表面碳結(jié)構(gòu)的影響
        3.2.3 電解液濃度對(duì)碳纖維表面碳結(jié)構(gòu)的影響
        3.2.4 小結(jié)
    3.3 表面處理對(duì)碳纖維表面成分及碳結(jié)合態(tài)的影響規(guī)律
        3.3.1 碳纖維表面元素分析
            3.3.1.1 電流密度對(duì)碳纖維表面元素的影響
            3.3.1.2 處理時(shí)間對(duì)碳纖維表面氧元素含量的影響
            3.3.1.3 電解液濃度對(duì)碳纖維表面氧元素含量的影響
        3.3.2 表面處理工藝對(duì)碳纖維表面官能團(tuán)的影響研究
        3.3.3 小結(jié)
    3.4 表面物理形貌對(duì)碳纖維表面處理后強(qiáng)度的影響規(guī)律
        3.4.1 電流密度對(duì)碳纖維拉伸強(qiáng)度的影響
        3.4.2 表面氧化時(shí)間對(duì)碳纖維拉伸強(qiáng)度的影響
        3.4.3 電解液濃度對(duì)碳纖維強(qiáng)度的影響
        3.4.4 小結(jié)
    3.5 表面物理形貌對(duì)碳纖維表面處理后表面自由能的影響規(guī)律
        3.5.1 電流密度對(duì)碳纖維表面自由能的影響
        3.5.2 氧化時(shí)間對(duì)碳纖維表面能的影響
        3.5.3 電解液濃度對(duì)碳纖維表面能的影響
        3.5.4 小結(jié)
第四章 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者及導(dǎo)師簡介
附件



本文編號(hào)：3843514