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文檔簡介
1、分別以苯酚、間苯二胺和丙烯酸為電解液,采用循環(huán)伏安法對PAN基碳纖維進行表面電聚合處理,用作復合材料的增強材料。實驗研究了電聚合處理前后碳纖維結(jié)構(gòu)、性能、形貌的變化以及碳纖維單絲帶、電解液種類、電聚合時間對環(huán)氧樹脂基、酚醛樹脂基復合材料界面性能的影響,確定了不同樹脂體系中對于提高復合材料界面性能的最佳電解液種類。 分析了碳纖維在苯酚、間苯二胺、丙烯酸三種電解液中的循環(huán)伏安曲線,研究了碳纖維的循環(huán)伏安特性;通過掃描電子顯微鏡(SE
2、M)對碳纖維表面形貌的變化進行了觀察;采用動態(tài)毛吸法測定了碳纖維與水、二碘甲烷的接觸角,分析了電聚合處理前后碳纖維潤濕性能的變化,并根據(jù)接觸角計算求得碳纖維表面極性分量與非極性分量,研究了電聚合處理對碳纖維表面極性的影響;通過傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)對碳纖維表面新生官能團進行了定性分析;通過X射線衍射(XRD)對處理前后碳纖維的本體結(jié)構(gòu)以及層面間距的變化進行了分析;通過復絲拉伸實驗研究了電聚合處理對碳纖維拉伸強度的影響。結(jié)果表明
3、,碳纖維表面有新的電聚合產(chǎn)物生成,表面極性提高,電聚合處理并沒有改變碳纖維的本體結(jié)構(gòu)只是層面間距有所降低,同時,電聚合處理還提高了碳纖維的復絲拉伸強度。 利用自制空氣梳對增強碳纖維進行開纖處理,制備了碳纖維單絲帶,實驗研究了碳纖維單絲帶對復合材料界面性能的影響。結(jié)果表明,碳纖維單絲帶提高了復合材料的橫向拉伸強度和層間剪切強度,提高幅度分別為100%和8%以上,但復合材料的縱向拉伸強度有所降低;與碳纖維束增強的復合材料相比,碳纖維
4、單絲帶增強的復合材料的橫向拉伸強度數(shù)據(jù)的分散程度大大降低,這是碳纖維單絲帶增強復合材料的一個突出優(yōu)點。 以電聚合處理碳纖維單絲帶作為增強材料,研究了電解液種類和電聚合時間對環(huán)氧樹脂基、酚醛樹脂基復合材料界面性能的影響。結(jié)果表明,苯酚、間苯二胺、丙烯酸三種電解液電聚合處理碳纖維環(huán)氧基復合材料的橫向拉伸強度比未處理碳纖維復合材料的橫向拉伸強度分別提高了43%、34%和52%,縱向拉伸強度分別提高了52%、64%和50%,層間剪切強度
5、分別提高了120%、109%和135%;電聚合處理碳纖維酚醛基復合材料的橫向拉伸強度比未處理碳纖維復合材料的橫向拉伸強度分別提高了147%、121%和109%,層間剪切強度分別提高了37%、20%和23%。丙烯酸電解液對于提高環(huán)氧樹脂基復合材料的界面性能效果顯著,而苯酚電解液對于提高酚醛樹脂基復合材料的界面性能效果顯著。 采用電聚合的方法對增強纖維進行表面處理,這種方法一方面提高了碳纖維的拉伸強度,另一方面提高了碳纖維表面極性,
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