發(fā)布時間：2023-08-25 23:31

　　纖維物理形貌影響碳纖維復合材料的界面性能導致其整體性能下降。對于表面物理形貌不同的碳纖維,其表面處理的對比和分析研究對碳纖維制備和復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級和濕噴濕紡T300級)為研究對象;對其在同等條件下進行表面氧化處理后,分析了纖維表面碳結(jié)構(gòu)、表面元素和官能團含量、表面能、纖維強度及其復材層間剪切強度的變化規(guī)律,討論了碳纖維表面物理形貌對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更顯著;且濕噴濕紡碳纖維表面更容易引入含氧官能團,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

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
學位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
符號和縮略詞說明
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理
        1.3.3 表面化學結(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 表面處理對表面官能團的影響
        1.4.3 表面處理對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 實驗部分
    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 層間剪切強度
        2.2.4 動態(tài)接觸角測試及碳纖維表面自由能計算
        2.2.5 碳纖維拉伸強度測試
        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 表面處理對碳纖維表面碳結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律
        3.2.1 電流密度對碳纖維表面碳結(jié)構(gòu)的影響
        3.2.2 氧化時間對碳纖維表面碳結(jié)構(gòu)的影響
        3.2.3 電解液濃度對碳纖維表面碳結(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 電流密度對碳纖維表面元素的影響
            3.3.1.2 處理時間對碳纖維表面氧元素含量的影響
            3.3.1.3 電解液濃度對碳纖維表面氧元素含量的影響
        3.3.2 表面處理工藝對碳纖維表面官能團的影響研究
        3.3.3 小結(jié)
    3.4 表面物理形貌對碳纖維表面處理后強度的影響規(guī)律
        3.4.1 電流密度對碳纖維拉伸強度的影響
        3.4.2 表面氧化時間對碳纖維拉伸強度的影響
        3.4.3 電解液濃度對碳纖維強度的影響
        3.4.4 小結(jié)
    3.5 表面物理形貌對碳纖維表面處理后表面自由能的影響規(guī)律
        3.5.1 電流密度對碳纖維表面自由能的影響
        3.5.2 氧化時間對碳纖維表面能的影響
        3.5.3 電解液濃度對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
研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文
作者及導師簡介
附件



本文編號：3843514