PAMAM層對鋁-樹脂基復(fù)合材料界面增強機制研究.pdf

1、航天器及其分系統(tǒng)需要各種壓力容器用以貯存高壓液體和氣體，與傳統(tǒng)的金屬容器相比，復(fù)合材料壓力容器擁有重量輕、壓力高、爆破前泄漏的安全失效模式等諸多優(yōu)點，使其逐步替代金屬容器應(yīng)用于航空航天等高新技術(shù)領(lǐng)域中。在復(fù)合材料壓力容器設(shè)計中，使用鋁合金作為內(nèi)襯的碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料貯箱是目前最流行的技術(shù)，但由于纖維的彈性變形能力遠遠大于內(nèi)襯的彈性變形能力，所以內(nèi)襯在壓力循環(huán)中會發(fā)生屈服，由此可能導(dǎo)致失穩(wěn)現(xiàn)象，嚴重影響貯箱的壽命。
　　本文對金屬

2、鋁-碳纖維增強環(huán)氧層狀復(fù)合材料中復(fù)雜的界面問題:金屬鋁、樹脂基體二者的界面，嘗試界面結(jié)構(gòu)的設(shè)計，進行氧化鋁表面自組裝PAMAM分子膜的研究，建立微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的相關(guān)性，實現(xiàn)纖維纏繞壓力容器中金屬內(nèi)襯與樹脂界面的良好結(jié)合，進而提高復(fù)合材料壓力容器的穩(wěn)定性及循環(huán)使用壽命等整體性能。
　　本文采用浸鍍法進行PAMAM薄膜的制備，研究了工藝參數(shù)對于成膜行為的影響，并在氧化鋁膜表面制備出PAMAM薄膜。
　　實驗發(fā)現(xiàn)鋁表面經(jīng)過表面

3、處理后，表面粗糙度大幅度提高，增加界面機械互鎖，經(jīng)HNO3/HF、CrO3/H2SO4、NaOH處理后，與丙酮超聲清洗表面比較，界面強度由4.636MPa分別提高9.4％、32.9%、20.3%，并由于官能團的引入與表面形態(tài)的變化，表面能發(fā)生了改變。
　　PAMAM薄膜可大幅度提高表面處理后鋁合金的表面能，改善樹脂與鋁合金的潤濕，提升樹脂與鋁合金的結(jié)合強度。同時引入的氨基官能團可以參與樹脂的固化反應(yīng)。經(jīng)HNO3/HF、CrO3/H

4、2SO4、NaOH，丙酮超聲清洗表面處理鍍膜后與鍍膜前比較，界面強度分別提高12.3%、7.9%、27.1%、8.7%，其中NaOH處理后，引入羥基量最多，鍍膜后界面強度改善最明顯，強度與只進行丙酮處理的表面相比提高52.9%，這是因為不同表面處理后表面不同的羥基團的數(shù)量影響著PAMAM的接入量，進而影響著界面強度。
　　同時通過X射線光電子能譜分析（XPS），傅氏轉(zhuǎn)換紅外光譜分析儀(FTIR)等表征手段研究PAMAM與氧化鋁的結(jié)