碳纖維-環(huán)氧復(fù)合材料界面耐原子氧性能研究.pdf

1、由于碳纖維/環(huán)氧（CF/EP）復(fù)合材料優(yōu)異的性能而被廣泛地應(yīng)用于航天器材料。然而，由于低地球軌道環(huán)境中的原子氧的作用會(huì)使CF/EP復(fù)合材料受到嚴(yán)重的侵蝕。因此，本文采用了兩種方法探究碳纖維和環(huán)氧樹(shù)脂之間的界面性能和耐原子氧侵蝕性能：碳纖維表面接枝POSS法和無(wú)機(jī)納米SiO2涂層法。
　　研究POSS改性的CF/EP復(fù)合材料界面性能，選取三種POSS（POSS-EP0409、POSS-EP0419、POSS-AM0265）分子對(duì)胺基

2、化后的CF表面進(jìn)行改性。首先采用X-射線光電子能譜分析（XPS）和掃描電子顯微鏡（SEM）測(cè)試，結(jié)果表明，碳纖維表面的EP0409接枝量最大，反應(yīng)48h后，纖維表面Si元素含量達(dá)到7.99％。其次，對(duì)CF-POSS/EP復(fù)合材料的界面性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，EP0409改性后使CF/Epoxy復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度（IFSS）提高了16.44%，AM0265、EP0418、EP0409改性后的CF/Epoxy復(fù)合材料的ILSS值均增大，

3、分別比未處理的CF/Epoxy復(fù)合材料提高了3.22%、5.56%和11.57%。而且，隨著原子氧暴露處理時(shí)間的延長(zhǎng)，未改性的CF/Epoxy復(fù)合材料ILSS值在8h內(nèi)下降幅度達(dá)到14.92%；而經(jīng)過(guò)AM0265、EP0418、EP0409改性后的ILSS值下降幅度相對(duì)較小，分別為9.47%、5.66%、3.35%。最后，對(duì)改性CF進(jìn)行原子氧暴露處理，并采用 AFM測(cè)試，也證實(shí)了采用 POSS改性的CF/Epoxy復(fù)合材料的界面耐原子氧

4、性能得到顯著提高，POSS在原子氧的作用下會(huì)形成SiO2鈍化層，有效地阻止原子氧對(duì)材料的侵蝕。
　　研究涂敷納米SiO2上漿劑的CF/EP復(fù)合材料界面性能，選取三種濃度（0.1%、0.5%和1.0%）且經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑KH550改性后的SiO2上漿劑對(duì)CF表面進(jìn)行涂敷。首先進(jìn)行X-射線光電子能譜分析（XPS）和掃描電子顯微鏡（SEM）測(cè)試，結(jié)果表明，濃度為0.5%的SiO2涂敷效果最好。其次，對(duì)CF-SiO2/EP復(fù)合材料的界面性能

5、進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，SiO2涂敷改性使CF/Epoxy復(fù)合材料的IFSS提高了9.71%，ILSS提高了9.85%。而且，隨著原子氧暴露處理時(shí)間的延長(zhǎng)，AO輻照8h內(nèi)，經(jīng)過(guò)SiO2涂敷改性后的CF/Epoxy復(fù)合材料ILSS值下降幅度要比未改性的減小，下降幅度為6.42%。最后，對(duì)改性CF進(jìn)行原子氧暴露處理，并采用AFM測(cè)試，也證實(shí)了采用SiO2涂覆改性方法顯著提高了CF/Epoxy復(fù)合材料的界面耐原子氧性能，無(wú)機(jī)納米SiO2涂層會(huì)有效