超臨界流體對碳纖維表面處理的研究.pdf

1、國內圖書分類號：TQ332學校代碼：10213國際圖書分類號：620密級：公開工程碩士學位論文超臨界流體對碳纖維表面處理的研究碩士研究生：李東東導師：孟令輝教授申請學位：工程碩士學科：化學工程所在單位：化工學院答辯日期：2011年6月授予學位單位：哈爾濱工業大學哈爾濱工業大學工程碩士學位論文I摘要碳纖維具有高強度高模量等優點，在樹脂基復合材料方面得到了廣泛的應用。但由于碳纖維表面光滑、表面能低等特點，嚴重影響了碳纖維與樹脂之間的界面結合

2、性能，為此本文分別利用超臨界H2OH2O2體系對碳纖維表面進行氧化處理和超臨界H2OTETA體系對碳纖維表面進行涂覆處理，提高碳纖維表面的粗糙度，達到改善纖維和基體之間的浸潤性，提高碳纖維和樹脂基體的界面結合力。對超臨界流體氧化處理前后碳纖維進行單絲拉伸強度的測試，掃描電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）測試結果表明：超臨界流體氧化處理對碳纖維本體強度有不同程度的損傷，隨著氧化劑的增加，從X射線光電子能譜（XPS）圖中可以得到，

3、OC的值增加，測試結果表明在纖維表面引入一定數量含氧基團，但氧化也對纖維表面石墨弱層造成破壞，導致纖維本體強度的降低，利用層間剪切強度（ILSS）和界面剪切強度（IFSS）來評價碳纖維復合材料界面性能，通過測試結果得到，氧化處理最佳狀態時，IFSS從82.27MPa提高到106.66MPa，ILSS從62.10MPa提高到70.75MPa，處理后碳纖維表面由于粗糙度和含氧官能團分別增加這兩個原因，使得碳纖維和樹脂基體之間的界面結合能力提

4、高。在超臨界狀態下在碳纖維表面涂覆三乙烯四胺（TETA），通過SEM和AFM對纖維表面進行觀察，與未進行涂層處理的纖維表面相比，改性后纖維表面明顯從光滑變得粗糙，呈現不同程度的凸起，根據XPS測試結構表明在纖維表面N、O元素大幅度增加，在纖維表面引入氨基，與環氧基團形成氫鍵鍵合作用，提高界面的結合能力，但是通過IFSS和ILSS測試結果表明，復合材料的性能并未隨著TETA含量的增加而增強，同樣存在一個最佳值，纖維復合材料的IFSS從13