POSS改性碳纖維及其對CF-UPR復合材料界面性能的影響.pdf

1、本文以碳纖維增強不飽和樹脂（CF/UPR）復合材料為研究對象，分別采用上漿涂覆和化學接枝的方法將不同種類的多面體低聚倍半硅氧烷（POSS）納米粒子引入到復合材料的界面相，改善界面的粘結性能，提高復合材料的力學性能。
　　對于上漿涂覆方法，分別選取四種不同性質的POSS納米粒子對碳纖維表面進行上漿涂覆處理，通過對上漿后碳纖維的表面形貌、表面粗糙度、纖維表面能和復合材料的界面性能以及力學性能的實驗發(fā)現，含極性多官能度的Methacry

2、l POSS使復合材料界面性能提高幅度最大。進而將Methacryl POSS和環(huán)氧樹脂體系制成上漿涂層對碳纖維進行改性處理，發(fā)現該涂層進一步增加了復合材料的界面粘結性能，層間剪切強度比未處理樣品提高了28％。
　　在纖維表面采用化學接枝的方法分別將含強極性磷酰氯基團的螺環(huán)磷酸酯（SPDPC）和空間立體結構的POSS納米粒子接枝到碳纖維表面，發(fā)現兩者均可以提高樹脂對纖維的浸潤性和復合材料界面結合性能。采用SEM、AFM、浸潤儀和萬

3、能試驗機對碳纖維表面及其復合材料性能進行表征，發(fā)現化學接枝方法通過改變纖維表面粗糙度，增加復合材料界面處的空間機械鎖合作用，提高了復合材料的界面結合性能。
　　采用偶聯劑分別將含有單官能度和多官能度 POSS接枝到碳纖維表面，通過纖維表面形貌、纖維表面粗糙度以及纖維表面能的測試發(fā)現，兩種 POSS接枝后對纖維表面的作用效果基本相同，通過復合材料的層間剪切強度和界面剪切強度發(fā)現，多官能度POSS對復合材料界面性能貢獻高于單官能度PO

4、SS，層間剪切強度和界面剪切強度分別提高了8.0%和6.9%。原因是多官能度POSS一方面增加了碳纖維表面能和纖維表面粗糙度，另一方面在復合材料界面處引入化學鍵合作用。
　　將不同比例的Methacryl POSS與不飽和樹脂體系物理機械混合后制備樹脂澆鑄體后測試其拉伸強度，發(fā)現適當比例的Methacryl POSS（5 wt%）可以提高樹脂體系的拉伸強度。同時含5 wt% Methacryl POSS的不飽和樹脂體系反應動力學分