國(guó)產(chǎn)碳纖維組織結(jié)構(gòu)及其復(fù)合材料界面結(jié)構(gòu)與性能表征.pdf

1、由于碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐磨、耐燒蝕、抗疲勞等優(yōu)異性能，作為先進(jìn)復(fù)合材料的增強(qiáng)纖維，在國(guó)防、航空航天、體育、交通運(yùn)輸?shù)缺姸囝I(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用空間。經(jīng)過(guò)“十五”發(fā)展，我國(guó)已能夠生產(chǎn)性能穩(wěn)定的、相當(dāng)于日本T300的碳纖維GCF。
　　碳纖維的力學(xué)性能由其微觀組織結(jié)構(gòu)決定。本文通過(guò)XRD、Raman光譜表征了碳纖維的晶面間距d002、疊層厚度Lc及表面微晶尺寸La。隨著碳纖維石墨化程度的提高，其d002減小，Lc和La增大。通

2、過(guò)比較可得：CCF-300、ST300A兩種國(guó)產(chǎn)碳纖維的d002大于T300，Lc及La介于T300和T700之間。
　　界面相作為復(fù)合材料基本組元之一，其結(jié)構(gòu)組成與性能對(duì)材料的性能有著極其重要的影響。TDE-85環(huán)氧樹(shù)脂（4，5-環(huán)氧環(huán)已烷-1、2-二甲酸二縮水甘油脂）屬脂環(huán)族縮水甘油酯型的三官能度的環(huán)氧樹(shù)脂，其黏度底、工藝性能良好，操作簡(jiǎn)便，無(wú)揮發(fā)味，色淺透明，是目前國(guó)內(nèi)綜合性能較好的新型環(huán)氧樹(shù)脂。本文對(duì)連續(xù)碳纖維增強(qiáng)CF/T

3、DE-85的界面結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了研究。
　　通過(guò)SEM、XPS表征了碳纖維的表面形貌、表面化學(xué)組成和CF/TDE-85復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)；利用動(dòng)態(tài)接觸角法及微脫粘試驗(yàn)研究了CF/TDE-85復(fù)合材料的界面性能。結(jié)果表明：T700、T1000表面光滑。CCF-300、ST300A表面存在大量溝槽和缺陷，形貌介于T300、T800之間。T800、T1000直徑小于其余四種碳纖維；上漿劑在很大程度上提高了碳纖維表面活性，但其與纖維形成的

4、新的化學(xué)結(jié)構(gòu)并不牢固，屬于化學(xué)或物理的弱相互作用。碳纖維和TDE-85環(huán)氧樹(shù)脂的界面上有新的不能被完全除去的化學(xué)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，形成較強(qiáng)作用的界面，從而使其具有良好的界面性能。T300界面含氧官能團(tuán)含量為45.11％，高于國(guó)產(chǎn)兩種碳纖維的42.55%和35.25%；T系列碳纖維表面能隨著表面-COOH(-COOR)含量的增加而增大，CCF-300、ST300A表面能隨著表面含氧官能團(tuán)含量的增加而提高；界面強(qiáng)度的主要影響因素是碳纖維表面的含氧官