[理学]碳纤维增强环氧树脂基复合材料研究进展讲解学习

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2011.01.13
高性能塑料与工程
第一部分: 碳纤维表面处理
等离子体氧化法: 利用非聚合性气体对材料表面进行物理和
化学作用的过程。
DilsizN,Ebert E,Weisweiler W.Effect of plasma polymerization on carbon fibers used fo9r fiber/epoxy.Comp JColloid Interf Sci,1995,170:241
黏合力较弱。
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其表面石墨层面边缘 较大面积氧化,边缘 活性点数量增加,致 使凹凸不平的表面更 有利于与EP基体的键 合,使复合材料的剪 切性能提高。
同时,其表面能增加, 显著改善了CF与基体 间的润湿性,接触角 减小,表面呈现亲液 性。
另外,经过处理后, 其表面出现了大量的 羟基、羧基、醌类等 官能团,提高了CF表 面的极性、增强体与 EP基体之间的润湿性 和它们的黏结程度。
EP/CF复合材料具有优异的性能:
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高性能塑料与工程
第三部分:增强机理
EP/CF复合材料的增强机理:
常规的CF: 表面平滑
活性官能团少表面
因此,需要对CF表面改性处理,提 高其与基体树脂的黏结性,进而提 高复合材料的性能。
能低,
呈现表面化学惰性,
与EP基体浸润性较
差,复合材料界面
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高性能塑料与工程
第一部分: 碳纤维表面处理
气相氧化法:
气相氧化法是将碳纤维暴露在气相氧化剂
中,在加温、加催化剂等特殊条件使其表面 氧化生成一些活性基团。
W.H. Lee et al. / Applied Surface Science 171 (2001) 136-142
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高性能塑料与工程
预浸料成型:
第四部分:复合成型工艺
张彦中.纤维复合材料,1997(1):26—30 预浸料高压釜法示意图
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高性能塑料与工程
拉挤成型:
第四部分:复合成型工艺
Wingard C D.Themlochimiea Acta,2000,357/358:293—301
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高性能塑料与工程
第四部分:复合成型工艺
EP/CF复合材料的复合成型工艺:
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高性能塑料与工程
手糊成型:
第四部分:复合成型工艺
孙酣经.化工新型材料,1998(4):42—44
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高性能塑料与工程
树脂传递成型:
第四部分:复合成型工艺
马青松,等.材料科学与工程,2000,18(4):92—97
结果
活性涂层可显著改善复合材料的剪切性能, 而且涂层浓度对性能的影响非常敏感,当浓 度为1%-2%时,剪切强度可以提高20%。
曾金芳.乔生儒.丘哲明等.纤维表面处理对碳纤维复合材料剪切性能影响.固体火
箭技术,2002,25(4):45—49
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高性能塑料与工程
第二部分: 复合材料基本特点
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高性能塑料与工程
真空袋法成型:
第四部分:复合成型工艺
李斌太,等.航空材料学报,2006,26(3):222—22
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高Байду номын сангаас能塑料与工程
树脂膜熔浸成型:
第四部分:复合成型工艺
陈立军,等:环氧树脂/碳纤维复合材料的成型工艺与应用,工程
塑料应用,2007(35):77-79
高性能塑料与工程
碳纤维增强环氧树脂基复合 材料研究进展
黄洪亮 10721325
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高性能塑料与工程
1.碳纤维表面处理 2.复合体系及其特点 3.EP/CF复合材料的增强机理
4.EP/CF复合材料的成型工
5.EP/CF复合艺材料的界面结构表征方
法6. EP/CF复合材料的应用
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高性能塑料与工程
第五部分:界面结构表征方法
EP/CF复合材料的界面结构表征方法:
电镜分析 扫描电子显微镜 (SEM ) 透射电子显微镜 (TEM ) 扫描隧道显微镜 (STM ) 原子力显微镜(AFM )
谱学分析
离子散射谱( ISS) 二次离子质谱(SIMS) 俄歇电子谱(AES) X射线光电子谱(XPS) 卢瑟福背散射(RBS) 红外光谱(IR) 紫外光谱(UV)
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高性能塑料与工程
第一部分: 碳纤维表面处理
液相氧化法: 采用液相介质对碳纤维表面进行氧化的方
法。常用的液相介质有浓硝酸、混合酸和强 氧化剂等。
赵东宇,李滨耀,余赋生.碳纤维表面的液相氧化处理改性[J].应用化学,1997,(4):11
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高性能塑料与工程
第一部分: 碳纤维表面处理
阳极氧化法:
把碳纤维作为电解池的阳极、石墨作为阴
极,在电解水的过程中利用阳极生成的氧,氧 化碳纤维表面的碳及其含氧官能团,将其先氧 化成羟基之后逐步氧化成酮基、羧基和CO2的 过程 。
夏丽刚 ,李爱菊 ,阴 强 ,王威强; 碳纤维表面处理及其对碳纤维/树脂界面影响的研究;
材料导报 ,2006(5):254-257
高性能塑料与工程
EP/CF复合材料的发展:
背景介绍
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高性能塑料与工程
第一部分:碳纤维表面处理
表面处理目的:
提高碳纤维增强复合材料
中碳纤维与基体的结合强度。
途径:
清除表面杂质;在纤维表面形成微孔或 刻蚀沟槽,从类石墨层面改性成碳状结构以 增加表面能;引进具有极性或反应性官能团; 形成能与树脂起作用的中间层。
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高性能塑料与工程
第六部分:复合材料的应用
EP/CF复合材料的应用:
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高性能塑料与工程
文献部分
Experimental study of mechanical and electrical properties of carbon
nanofiber/epoxy composites
高性能塑料与工程
第一部分: 碳纤维表面处理
表面涂层改性法:
将某种聚合物涂覆在碳纤维表面,改变复
合材料界面层的结构与性能,使界面极性等 相适应以提高界面粘结强度,同时提供一个 可消除界面内应力的可塑界面层。
西北工业大学材料科学与工程学院曾金芳等采用活性涂层、 刚性涂层和柔性涂层,分别对HTA—P30碳纤维进行表面处理
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