高溫高壓氨水改性碳纖維的研究.pdf

1、碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)異性能,因而作為增強(qiáng)材料在復(fù)合材料領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是由于其表面光滑,活性官能團(tuán)含量少,從而影響了碳纖維與樹脂之間的界面性能,因此有必要對(duì)其進(jìn)行表面改性。
　　本文首先采用丙酮和石油醚對(duì)碳纖維表面進(jìn)行抽提,清除表面的涂層及雜質(zhì)并研究評(píng)價(jià)抽提的效果;對(duì)抽提后的碳纖維用高溫高壓氨水處理,采用丙烯酸為接枝單體,在經(jīng)過高溫高壓氨水處理后碳纖維上進(jìn)行表面接枝處理。利用掃描電鏡(SEM)及原子

2、力顯微鏡(AFM)觀察改性處理后的碳纖維的表面形貌;采用X射線光電子能譜技術(shù)(XPS)分析了改性前后碳纖維表面元素及官能團(tuán)相對(duì)含量的變化,從而確定碳纖維表面改性的機(jī)理。對(duì)處理前后的碳纖維制成的復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度(ILSS)的變化進(jìn)行了測試,并通過SEM研究了復(fù)合材料斷口形貌的變化。對(duì)處理前后的碳纖維與環(huán)氧樹脂的界面做了單絲撥出實(shí)驗(yàn),分析界面剪切強(qiáng)度(IFSS)的變化。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)碳纖維采用丙酮和石油醚抽提,可以較徹底

3、地清除碳纖維表面的環(huán)氧涂層以及物理吸附在其表面的雜質(zhì)。經(jīng)丙酮、石油醚各抽提24h后的碳纖維單絲的拉伸強(qiáng)度由3.45GPa降低到3.37GPa,表明抽提處理對(duì)碳纖維本體損傷影響不大。高溫高壓氨水處理使碳纖維表面結(jié)構(gòu)和元素相對(duì)含量發(fā)生變化,處理后的碳纖維表面粗糙度增加,N、O元素相對(duì)含量提高,-C-N、-C=O、-COOH、-COOR等官能團(tuán)相對(duì)含量也有不同程度的提高,說明高溫高壓氨水對(duì)碳纖維表面具有刻蝕和氧化作用,可以對(duì)碳纖維的表面起到改