Fe2O3-石墨烯可控排列對(duì)碳纖維復(fù)合材料界面影響研究.pdf

1、高性能碳纖維復(fù)合材料在航空航天、武器裝備、能源、交通等國(guó)家重大戰(zhàn)略發(fā)展領(lǐng)域中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。含納米基元的多尺度增強(qiáng)新型復(fù)合材料近年來(lái)受到廣泛的關(guān)注，為追求更高性能材料開(kāi)拓了新天地。針對(duì)目前熱門(mén)的納米級(jí)界面的設(shè)計(jì)調(diào)控問(wèn)題，本文分別采用磁控涂層和磁控接枝兩種方法，研究Fe2O3/石墨烯納米片層在碳纖維表面的可控排列對(duì)復(fù)合材料界面性能影響。
　　制備含有Fe2O3/石墨烯的環(huán)氧上漿劑，對(duì)碳纖維進(jìn)行浸漬處理并在磁場(chǎng)環(huán)境下固化，實(shí)現(xiàn)納

2、米層片在碳纖維表面可控排列分布。利用KH-550作為中間體采用磁控接枝方法將Fe2O3/石墨烯接枝到酰氯化后的碳纖維上。分別研究碳纖維上官能團(tuán)和表面形貌的變化，碳纖維單絲的接觸角及拉伸強(qiáng)度變化，復(fù)合材料界面剪切強(qiáng)度以及層間剪切強(qiáng)度變化。采用磁控接枝方法改進(jìn)的碳纖維，通過(guò)紅外光譜、XPS分析表面元素含量及官能團(tuán)變化驗(yàn)證了接枝成功，并確定了接枝最佳反應(yīng)時(shí)間為48h，通過(guò)掃描電鏡、AFM直觀(guān)表征分析了碳纖維表面微觀(guān)形貌，經(jīng)磁控接枝后的碳纖維表

3、面粗糙度明顯增大，改進(jìn)后的復(fù)合材料界面性能提高幅度較大。
　　界面性能測(cè)試結(jié)果表明，磁控涂層改性法可使界面剪切強(qiáng)度IFSS值提高20.43％，對(duì)碳纖維本體強(qiáng)度也起到了增強(qiáng)作用，使單絲拉伸強(qiáng)度提高了23%；而對(duì)比磁控與非磁控碳纖維復(fù)合材料，磁控改性后ILSS值比非磁控提高了11%，前者的微復(fù)合材料的IFSS值比后者提升更大，提高了25.4%；磁控接枝改性法使界面剪切強(qiáng)度提高了57%，比非磁控碳纖維微復(fù)合材料IFSS值提高了10.3%