碳纖維水基復(fù)合漿料的制備與性能研究.pdf

1、提高碳纖維界面結(jié)合強(qiáng)度是改善碳纖維復(fù)合材料力學(xué)性能的關(guān)鍵。結(jié)合良好的界面能有效地傳遞載荷，充分發(fā)揮碳纖維高強(qiáng)度、高模量的特性，提高碳纖維復(fù)合材料的機(jī)械性能。用樹(shù)脂復(fù)合乳液對(duì)碳纖維進(jìn)行上漿處理，既可以減少纖維毛羽量，保持其強(qiáng)度和加工性能，使碳纖維機(jī)械性能不受損傷，又可在碳纖維與基體樹(shù)脂之間引入適當(dāng)?shù)木酆衔镞^(guò)渡層，增加碳纖維與基體樹(shù)脂界面的潤(rùn)濕性，以改善復(fù)合材料的界面性能，使樹(shù)脂基體與碳纖維能很好地結(jié)合，提高復(fù)合材料的層間剪切性能。目前，在

2、我國(guó)非常缺乏碳纖維配套用漿料的研究開(kāi)發(fā)，這嚴(yán)重制約了碳纖維在許多領(lǐng)域中的應(yīng)用。開(kāi)發(fā)具有良好界面性能的碳纖維漿料，對(duì)碳纖維及其復(fù)合材料的發(fā)展具有重大的意義。
　　 論文根據(jù)碳纖維復(fù)合材料界面特性及其對(duì)碳纖維漿料的性能要求，設(shè)計(jì)并制備出具有較強(qiáng)反應(yīng)性和粘結(jié)性的改性水性聚氨酯和水性環(huán)氧樹(shù)脂、耐高溫水性聚酰亞胺樹(shù)脂等碳纖維漿料單體，通過(guò)相反轉(zhuǎn)、復(fù)合乳化、超聲空化等技術(shù)手段，制備出3個(gè)系列11種碳纖維水基復(fù)合漿料，對(duì)漿料的界面張力、潤(rùn)濕、

3、乳化性能、乳液穩(wěn)定性、粘溫、粘濃特性、粘結(jié)強(qiáng)度、耐水性、耐溶劑性以及漿膜的熱力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究與表征，并采用傅立葉變換紅外光譜(FTIR)，熱重量分析(TGA)、差示掃描量熱分析(DSC)、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析(DMTA)、X射線光電子能譜(XPS)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、激光掃描共聚焦顯微鏡(LSCM)，摩擦系數(shù)測(cè)試、流變性測(cè)試以及力學(xué)性能測(cè)試等技術(shù)，對(duì)漿料配方的設(shè)計(jì)、性能評(píng)價(jià)和優(yōu)化進(jìn)行了系統(tǒng)分析和討論。

4、
　　 結(jié)果表明，所研制的碳纖維水基復(fù)合漿料具有良好的反應(yīng)活性和界面粘結(jié)性能，施加后可顯著增加碳纖維表面含氧量，明顯提高碳纖維復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度。在實(shí)驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法上，論文針對(duì)以往用單纖維微珠法測(cè)定碳纖維復(fù)合材料界面粘結(jié)性能時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差和波動(dòng)較大的客觀情況，首次采用成熟的國(guó)標(biāo)簾線H抽出力的測(cè)試方法來(lái)表征碳纖維復(fù)合材料界面剪切性能，同時(shí)以動(dòng)態(tài)力學(xué)譜圖中的正切損耗峰值來(lái)表征碳纖維復(fù)合材料的界面粘結(jié)性能，直觀有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)碳纖維復(fù)合材