碳纖維復(fù)合材料因其擁有優(yōu)異的力學(xué)性能,質(zhì)輕、耐腐蝕耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于航空航天以及國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域。但是由于碳纖維表面光滑且呈現(xiàn)化學(xué)惰性,和樹(shù)脂基體之間的界面結(jié)合性較差,導(dǎo)致復(fù)合材料的綜合性能很難滿(mǎn)足更高領(lǐng)域的需求。復(fù)合材料間的界面直接影響著應(yīng)力傳播方向以及整體材料的破壞模式。當(dāng)破壞發(fā)生時(shí),初始裂紋通過(guò)基體傳遞到相鄰近的纖維上,形成應(yīng)力集中,致使纖維進(jìn)一步斷裂,隨著斷裂纖維的不斷增加,最終致使臨界簇的形成,從而引發(fā)復(fù)合材料的破壞失效。針對(duì)碳纖維表面改性的方法已有很多,但是在提高界面性能的同時(shí)往往伴隨著纖維本體性能的下降以及大量的消耗有機(jī)溶劑等局限。本文基于提高碳纖維和樹(shù)脂基體之間的界面結(jié)合性,圍繞增加碳纖維表面粗糙度以及化學(xué)活性為目的,在不損傷碳纖維本體強(qiáng)度以及提高適用性和有效性的前提下,在碳纖維表面構(gòu)建新型界面增強(qiáng)層來(lái)提高復(fù)合材料的界面性能。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:為了提高碳纖維和樹(shù)脂之間的界面結(jié)合性,我們采用了一種簡(jiǎn)便的改性方法在碳纖維表面原位生長(zhǎng)了一層具有相互交錯(cuò)的氫氧化鎳(Ni（OH）₂)納米片增強(qiáng)體,并通過(guò)控制生長(zhǎng)環(huán)境對(duì)碳纖維表面氫氧化鎳的形貌進(jìn)行了研...

【文章來(lái)源】： 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)吉林省

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摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景以及研究意義和目的
    1.2 碳纖維及其復(fù)合材料
        1.2.1 碳纖維概述
        1.2.2 碳纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料概述
        1.2.3 碳纖維復(fù)合材料界面
        1.2.4 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的災(zāi)難性破壞失效
    1.3 碳纖維表面改性
        1.3.1 碳纖維表面改性概述
        1.3.2 氧化處理法
        1.3.3 物理上漿法
        1.3.4 等離子處理
        1.3.5 化學(xué)氣相沉積法
        1.3.6 接枝改性法
        1.3.7 多尺度改性
        1.3.8 碳纖維表面晶須化
    1.4 金屬氧化物/氫氧化物在復(fù)合材料中的研究進(jìn)展
        1.4.1 金屬氧化物/氫氧化物在電極材料中的研究進(jìn)展
        1.4.2 金屬氧化物/氫氧化物在碳纖維界面改性中的研究進(jìn)展
    1.5 仿生珍珠層結(jié)構(gòu)改性復(fù)合材料的研究進(jìn)展
    1.6 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料以及實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)所需原料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.2 性能表征
        2.2.1 改性碳纖維及復(fù)合材料表面形貌分析
            2.2.1.1 掃描電子顯微鏡
            2.2.1.2 透射電子顯微鏡
        2.2.2 改性碳纖維表面化學(xué)狀態(tài)分析
        2.2.3 改性碳纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)分析
            2.2.3.1 傅里葉紅外光譜
            2.2.3.2 X射線(xiàn)衍射
            2.2.3.3 拉曼光譜
        2.2.4 改性碳纖維接觸角以及浸潤(rùn)性分析
        2.2.5 碳纖維復(fù)合材料界面及力學(xué)性能表征
            2.2.5.1 碳纖維復(fù)合材料界面剪切性能測(cè)試
            2.2.5.2 碳纖維復(fù)合材料橫向拉伸強(qiáng)度測(cè)試
            2.2.5.3 碳纖維復(fù)合材料成型制備
            2.2.5.4 碳纖維復(fù)合材料層間剪切測(cè)試
            2.2.5.5 碳纖維復(fù)合材料彎曲測(cè)試
        2.2.6 碳纖維復(fù)合材料熱穩(wěn)定分析
第3章 氫氧化鎳/碳纖維的制備及其環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的界面性能研究
    3.1 引言
    3.2 改性氫氧化鎳納米片碳纖維及其樹(shù)脂復(fù)合材料
        3.2.1 碳纖維表面生長(zhǎng)氫氧化鎳納米片的工藝確定
        3.2.2 碳纖維表面納米粒子形貌分析
        3.2.3 氫氧化鎳納米片對(duì)碳纖維表面化學(xué)成分影響
        3.2.4 生長(zhǎng)時(shí)間對(duì)氫氧化鎳改性碳纖維表面形貌影響
        3.2.5 氫氧化鎳改性碳纖維表面潤(rùn)濕性分析
        3.2.6 氫氧化鎳改性碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料界面性能分析
            3.2.6.1 界面剪切強(qiáng)度分析
            3.2.6.2 層間剪切強(qiáng)度分析
            3.2.6.3 層間剪切斷面形貌
            3.2.6.4 彎曲強(qiáng)度分析
            3.2.6.5 彎曲強(qiáng)度斷面形貌
        3.2.7 氫氧化鎳納米片對(duì)復(fù)合材料界面增強(qiáng)機(jī)理
        3.2.8 氫氧化鎳納米片對(duì)碳纖維復(fù)合材料熱穩(wěn)定影響
    3.3 不同形貌的納米增強(qiáng)體對(duì)碳纖維復(fù)合材料界面性能的研究
        3.3.1 不同形貌氫氧化鎳的制備
        3.3.2 不同形貌氫氧化鎳的表面形貌
        3.3.3 碳纖維表面生長(zhǎng)不同形貌的納米增強(qiáng)體
            3.3.3.1 制備不同形貌的納米增強(qiáng)體改性碳纖維
            3.3.3.2 不同形貌的納米增強(qiáng)體改性碳纖維形貌分析
        3.3.4 不同形貌的納米增強(qiáng)體改性碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料界面性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 三明治結(jié)構(gòu)的“軟-硬雙鎖合”過(guò)渡層增強(qiáng)碳纖維及其環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的性能研究
    4.1 引言
    4.2 碳纖維表面三明治結(jié)構(gòu)的“軟-硬雙鎖合”界面過(guò)渡層制備工藝
        4.2.1 氫氧化鎳納米片的制備
        4.2.2 聚多巴胺/氫氧化鎳改性的碳纖維的制備
        4.2.3 改性碳纖維表面浸漬聚乙烯亞胺
        4.2.4 改性碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備
    4.3 改性碳纖維表面化學(xué)成分分析
        4.3.1 改性碳纖維的XPS分析
        4.3.2 改性碳纖維的紅外分析
        4.3.3 改性碳纖維的拉曼光譜分析
        4.3.4 改性碳纖維各組分之間的化學(xué)反應(yīng)
        4.3.5 改性碳纖維的表面形貌
    4.4 改性碳纖維復(fù)合材料的界面性能分析
        4.4.1 層間剪切強(qiáng)度分析
        4.4.2 橫向拉伸強(qiáng)度分析
        4.4.3 復(fù)合材料層間斷面形貌
        4.4.4 復(fù)合材料的彎曲性能
        4.4.5 復(fù)合材料的彎曲形貌
    4.5 本章小結(jié)
第5章 碳纖維表面構(gòu)建受自然啟發(fā)的“磚與砂漿結(jié)構(gòu)”界面層及其性能研究
    5.1 引言
    5.2 磚與砂漿結(jié)構(gòu)改性碳纖維及其樹(shù)脂復(fù)合材料的制備
        5.2.1 碳纖維表面構(gòu)建磚與砂漿結(jié)構(gòu)界面層
        5.2.2 磚與砂漿結(jié)構(gòu)界面層改性碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備
    5.3 碳纖維表面磚與砂漿結(jié)構(gòu)界面層的表面形貌分析
    5.4 碳纖維表面磚與砂漿結(jié)構(gòu)界面層的化學(xué)成分分析
        5.4.1 紅外光譜分析
        5.4.2 Raman分析
    5.5 磚與砂漿結(jié)構(gòu)界面層對(duì)碳纖維復(fù)合材料界面性能影響
        5.5.1 改性碳纖維與樹(shù)脂之間的潤(rùn)濕性
        5.5.2 碳纖維復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度
        5.5.3 碳纖維復(fù)合材料的橫向拉伸強(qiáng)度
        5.5.4 復(fù)合材料層間斷面形貌
        5.5.5 復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度
        5.5.6 磚與砂漿結(jié)構(gòu)界面增強(qiáng)機(jī)理
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
本論文創(chuàng)新點(diǎn)
未來(lái)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介
攻讀博士學(xué)位期間研究成果



本文編號(hào)：3482873