PAN基碳纖維表面電化學(xué)改性研究.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料作為先進復(fù)合材料之一，在航天航空領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。其材料優(yōu)異性能的發(fā)揮不僅取決于增強體和基體樹脂的性能，而且與兩相間界面性能密切相關(guān)。碳纖維晶界間呈平行的石墨微晶的亂層結(jié)構(gòu),導(dǎo)致碳纖維表面化學(xué)惰性和憎液性，結(jié)果是碳纖維與基體材料的結(jié)合力不夠大,因此在復(fù)合材料方面的應(yīng)用受到一定程度的限制。
　　本課題研究的目的在于通過對碳纖維電化學(xué)改性機理及其復(fù)合材料界面增效機制的研究，實現(xiàn)對纖維表面性能的優(yōu)化控制，為制備高性能碳纖

2、維復(fù)合材料提供理論依據(jù)。
　　本文采用酸(H2SO4)、堿(NaOH)、鹽(Na2SO4)不同種類的電解液對碳纖維進行陽極氧化改性處理，通過循環(huán)伏安掃描分析，研究在不同的電解質(zhì)溶液中纖維表面電化學(xué)特性的差異，描述改性處理過程中纖維表面發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。采用XPS分析技術(shù)對碳纖維表面的化學(xué)組成進行了表征。通過分析不同電解液中改性處理后纖維表面化學(xué)組成，確定了碳纖維表面電化學(xué)改性處理的氧化機制。通過SEM和AFM技術(shù)分析了電化學(xué)

3、改性處理對碳纖維表面形貌的影響，確定了碳纖維表面電化學(xué)改性的刻蝕機制。
　　研究了碳纖維表面改性對其復(fù)合材料界面性能的影響。首先對改性處理前后纖維浸潤性能進行了分析，從纖維浸潤角、表面能闡明了改性處理有利于纖維浸潤性的改善。結(jié)合處理前后束絲拉伸強度的變化，闡明了電化學(xué)改性對碳纖維本體性能的改變。對復(fù)合材料層間剪切強度進行了分析，發(fā)現(xiàn)不同電解質(zhì)處理后效果不同，在鹽(Na2SO4)中處理后的效果明顯好于在酸(H2SO4)和堿(NaOH