碳纤维布表面处理对酚醛树脂复合材料力学性能的影响
PBO纤维表面特性对酚醛复合材料拉伸性能的影响
PBO纤维表面特性对酚醛复合材料拉伸性能的影响
林晓凤;王雪明;崔郁;杨刚;刘茜
【期刊名称】《高科技纤维与应用》
【年(卷),期】2024(49)1
【摘要】复合材料良好的界面结合可使增强纤维发挥最大的承载作用,良好的纤维表面性能有助于纤维性能转化率的提高,从而有利于其力学性能。
为研究国产聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维表面特性对酚醛基复合材料拉伸性能的影响,采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和接触角测量仪分析了三种国产高模型PBO纤维的表面特性,并计算其纤维强度转化率。
研究发现,PBO纤维的表面粗糙度和沟槽等对复合材料的界面性能及纤维强度转化率具有显著影响。
结果表明:三种国产PBO纤维表面均有明显的黏附物和纤维向沟槽,表面杂质少、沟槽较多,表面粗糙度最大、表面自由能最高的PBO-A纤维强度转化率最高,PBO纤维的强度转化率(40%~50%)远低于碳纤维的强度转化率(70%~90%),其与树脂的工艺匹配性有待进一步提高。
【总页数】5页(P34-38)
【作者】林晓凤;王雪明;崔郁;杨刚;刘茜
【作者单位】中航复合材料有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ342.7
【相关文献】
1.表面处理对碳纤维润湿性及连续纤维增强PEEK复合材料拉伸性能的影响
2.PBO 纤维复合材料的拉伸性能研究
3.碳纤维布表面处理对酚醛树脂复合材料力学性能的影响
4.酚醛树脂/PBO纤维单向复合材料的制备及性能
5.PBO纤维表面处理对EP/PBO复合材料性能的影响
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
STF改性碳纤维布对其环氧树脂基复合材料力学性能的影响的开题报告
STF改性碳纤维布对其环氧树脂基复合材料力学性能的影响的开题报告一、研究背景碳纤维复合材料具有在同等重量和尺寸下比传统金属材料更高的强度和刚度。
然而，其力学性能的进一步提升仍然是在不断追求的目标。
碳纤维布通常作为复合材料的增强材料，其力学性能的提升可以直接影响复合材料的整体力学性能。
STF（Shear Thickening Fluid）改性碳纤维布是一种新型的复合材料增强材料，在其结构中添加了一种粘度随着剪切变厚的液体，可以在短时间内实现复合材料的强化，并且其制备过程也相对简单。
因此，研究STF改性碳纤维布对其环氧树脂基复合材料力学性能的影响具有重要意义。
二、研究内容本研究旨在探究STF改性碳纤维布对其环氧树脂基复合材料力学性能的影响，并研究STF在不同比例下的最佳加入量。
具体研究内容包括以下三个方面：1. 制备STF改性碳纤维布：选取不同剪切速率下的STF，并将其添加到碳纤维布中，通过对不同STF比例的碳纤维布进行力学性能测试，确定最佳STF添加量。
2. 制备环氧树脂基复合材料：将STF改性碳纤维布与环氧树脂树脂进行预浸渍，在特定温度和压力下热压成型，并进行复合材料的力学性能测试。
3. 力学性能测试：通过拉伸和压缩试验，测试STF改性碳纤维布对其环氧树脂基复合材料强度、刚度和韧性等力学性能的影响。
三、研究意义1. 探究STF改性碳纤维布对其环氧树脂基复合材料力学性能的影响，为优化复合材料的力学性能提供新的途径。
2. 研究STF在不同比例下的最佳加入量，为制备具有优异性能的STF改性碳纤维布提供参考。
3. 拓展STF应用领域，为其在复合材料领域的应用提供技术支持。
碳纤维增强木质素基酚醛树脂复合材料的制备及其性能
木质素溶液冷却至70 ℃，逐滴加入甲醛溶液，搅 拌1 h后，升至90 ℃继续搅拌反应1 h，得到甲阶 LPF水溶液，在鼓风烘箱中升至150 ℃固化1 h，得 到LPF。固定酚醛摩尔比为1.0∶1.5，分别制备了木 质素替代率（即EHL质量与EHL和苯酚总质量之 比）为10%，20%，30%，40%的LPF，同时制备PF为 对照样。 1.3.3 LPFCF复合材料的制备
1 实验部分 1.1 主要原料
酶解木质素（EHL），龙力生物科技股份有限 公司。苯酚，分析纯，西陇科学股份有限公司。氢 氧化钠，分析纯；甲醛水溶液，纯度38%（w）；浓硫 酸，纯度98%（w）：广试试剂科技有限公司。N,N二甲基甲酰胺，分析纯，天津百世化工有限公司。 3k碳纤维布（平纹），杰创碳纤维制品有限公司。 去离子水，实验室自制。 1.2 主要设备与仪器
分子质量高，同时复杂的三维结构导致反应活性
收稿日期： 2023-08-26；修回日期： 2023-10-26。 作者简介： 周彭，男，1997年生，硕士，2023年毕业于五邑 大学纺织科学与工程专业，主要从事生物质高分子材料的 资源化与回收利用工作。E-mail：1912874805@。 基金项目： 江门市基础与理论科学研究类科技计划项目 （2020JC01025）。 * 通信联系人。E-mail：wangchg007@。
表1 EHL酚化处理的工艺条件
碳纤维表面结构对复合材料吸湿性能的影响
碳纤维表面结构对复合材料吸湿性能的影响钱鑫;支建海;王雪飞;张永刚;杨建行【摘要】通过改变阳极氧化处理程度得到了具有不同表面结构的碳纤维,然后将其与环氧树脂加工成碳纤维/树脂基复合材料,研究了碳纤维的化学结构与湿热环境下复合材料吸湿之间的关系.结果显示:阳极氧化处理后碳纤维表面的活性显著提高,碳纤维表面含氧官能团的含量大幅增加,尤其是-OH由处理前18.62％提高到处理后的34.84％.随着湿热处理条件的改变,复合材料的吸湿机理也有所差异,且温度是影响复合材料吸湿的重要因素.碳纤维表面活性越高,复合材料达到吸湿平衡时的平衡吸湿量越大,而平衡吸湿量的增加又会导致复合材料层间剪切强度(ILSS)下降幅度增大.%Carbon fibers with different surface structures were obtained through changing the treatment intensities in the process of electrochemical oxidation, and then oxidized carbon fibers were used as reinforcements to manufacture carbon fiber/epoxy composites. The relationship between fiber surface structure and the moisture absorption of carbon fiber/epoxy composites after hygrothermal aging treatment was studied. Results show that a significant increase happen to the surface activity of carbon fiber after electrochemical oxidation, and there is also a large extent of elevation in the relative content of oxygen-containing functional groups especially -OH group which increases from 18.62% to 34.84%. The moisture absorption mechanism of carbon fiber/epoxy composites varies with the change of hygrothermal aging conditions. Temperature is considered to be a leading factor in the moisture absorption process. Results also indicate that the higher the surface activity of carbon fiber, the greater compositematerials get the equilibrium moisture content. There is an obvious decline in the ILSS values of carbon fiber/epoxy composites with the increase of moisture uptake content.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2013(028)002【总页数】6页(P189-194)【关键词】碳纤维;复合材料;表面结构;湿热性能【作者】钱鑫;支建海;王雪飞;张永刚;杨建行【作者单位】中国科学院宁波材料技术与工程研究所,碳纤维制备技术国家工程实验室,宁波315201;中国科学院宁波材料技术与工程研究所,碳纤维制备技术国家工程实验室,宁波315201;中国科学院宁波材料技术与工程研究所,碳纤维制备技术国家工程实验室,宁波315201;中国科学院宁波材料技术与工程研究所,碳纤维制备技术国家工程实验室,宁波315201;中国科学院宁波材料技术与工程研究所,碳纤维制备技术国家工程实验室,宁波315201【正文语种】中文【中图分类】TB332碳纤维增强树脂基复合材料具有质量轻、高比强度、耐腐蚀及可控的各向异性等优点[1-2],符合航空航天、汽车工业及体育用品等零部件轻质化的发展趋势,因此在上述领域得到了广泛应用[3]。
表面处理对碳纤维及其复合材料性能的影响
表面处理对碳纤维及其复合材料性能的影响摘要：碳纤维表面活性官能团较少，难以与极性聚合物相容。
通过碳纤维的表面处理，可以接枝官能团和短支链、长链结构和聚合物等，可以改变碳纤维的比表面积和表面极性，提高其与基体的相容性，并扩展碳纤维的适用范围。
关键词：表面处理；碳纤维；复合材料；性能影响前言碳纤维作为最受关注的高性能纤维之一，其表面改性一直受到人们的广泛关注。
国外尤其是日本、美国等发达国家对于碳纤维的制备、改性已有较深入的研究，并取得了一系列成果。
目前，国内外对于碳纤维表面接枝法的研究较多，且普遍围绕如何提高碳纤维与基体复合材料的界面粘结力展开。
碳纤维与基体复合材料的界面粘结机理十分复杂，目前虽已有一些实验和理论对此进行了说明，但相关研究者尚未达成统一认识，仍需进行大量深入的研究。
利用化学接枝法可以有效增加碳纤维的表面粗糙度，提高碳纤维与基体间的粘结力，保证碳纤维材料高强性能的有效发挥。
1氧化法氧化法根据氧化介质不同分为液相氧化、气相氧化、电化学氧化等。
液相或气相氧化是将碳纤维置于具有氧化性的液体或气体中处理的方法。
采用HNO3氧化处理碳纤维，并将处理结果与其他研究人员的结果做对比，发现不同研究人员的研究结果差异较大。
他们认为硝酸氧化处理，可以消除碳纤维制备过程中表面存留的碎片但是表面刻蚀效果并不明显。
王影[4]将碳纤维置于臭氧气氛中进行处理，结果发现臭氧处理后，碳纤维表面发生一定程度的刻蚀，致使碳纤维表面变粗糙，但是表面的氧元素含量、含氧极性官能团的相对含量都有所增加。
臭氧处理后的碳纤维表面仍为类石墨结构，但表面石墨化程度下降，表面被活化。
2高能辐射处理法高能辐射处理是利用高能射线发出的微粒子或者等离子体轰击纤维的表面，在纤维表面与树脂基体间产生化学键合作用，提高树脂基体对碳纤维的润湿性。
采用电晕放电的方式产生低温等离子体。
通过该途径产生的低温等离子体包括大量活性离子，这些粒子能与碳纤维表面发生相互作用，清洁纤维表面，使碳纤维表面变粗糙，同时产生微观球状结构；根据放电气体的不同，在纤维表面引入不同的化学基团；改变纤维表面的接触角和表面能。
碳纤维如何增强复合材料的力学性能
碳纤维如何增强复合材料的⼒学性能2019-08-20摘要：碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的应⽤范围进⼀步扩⼤，不难看出，这种材料因其较好的综合性能远远超越了单⼀组合的材料模式。
本⽂试图对碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的⼒学性能进⾏深⼊的研究。
本⽂使⽤了简单概述，也采⽤了重点分析的研究策略，梳理了对研究对象的概述和主要的性能特点。
关键词：碳纤维；复合材料；⼒学性能本⽂以碳纤维增强热塑性树脂基复合材料为研究对象，对相关的概念和内容进⾏了梳理和总结。
其中概括了碳纤维的性质性能，对复合材料的概念进⾏了阐述，最后对碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的⼒学性能作了详尽的分析说明。
1.关于碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的概述⑴复合材料的概念：⾯对传统、单⼀组分的材料已经难以满⾜现在应⽤需要的现实状况，开发研制新材料，是解决这个问题的根本途径。
运⽤对材料改性的⽅法，来改善材料的性能是可取的。
⽽材料改性的⽅法中，复合是最为常见的⼀种。
国际标准化组织对于复合材料的概念有明确的界定：复合材料是指由两种或两种以上不同化学性质和物理性质的物质组成的混合固体材料。
它的突出之处在于此复合材料的特定性能优于任⼀单独组分的性能。
⑵复合材料的分类简介：复合材料的有⼏种分类，这⾥不作⼀⼀介绍。
只介绍两种与本论⽂相关的类别划分。
如果以基体材料分类，复合材料有⾦属基复合材料；陶瓷基复合材料；碳基复合材料；⾼分⼦基复合材料。
本⽂讨论的是最后⼀种⾼分⼦基复合材料，它是以有机化合物包括热塑性树脂、热固性树脂、橡胶为基体制备的复合材料。
第⼆，如果按增强纤维的类别划分，就存在有机纤维复合材料、⽆机纤维复合材料、其他纤维复合材料。
其中本⽂讨论的对象属于⽆机纤维复合材料这⼀类别，因为碳纤维就是⽆机纤维复合材料的其中⼀种。
特别值得注意的是，当两种或两种以上的纤维同时增强⼀个基体，制备成的复合材料叫做混杂纤维复合材料。
实质上是两种或两种以上的单⼀纤维材料的互相复合，就成了复合材料的“复合材料”。
碳纤维表面处理及其复合材料性能研究
2020年01月碳纤维表面处理及其复合材料性能研究张安花（厦门新凯复材科技有限公司，福建厦门361021）摘要：碳纤维具有耐高温、导电、导热、耐腐蚀等性能，可制作成各种复合材料产品，应用于不同领域中。
为提升航空复合材料强度，研究使用浓硝酸、浓硝酸超声处理碳纤维表面，经处理会影响碳纤维表面的微结构、表面化学组成，达到增强复合材料性能效果。
关键词：碳纤维；表面处理；复合材料性能碳纤维主要和树脂等材料复合，具有增强作用，可制造出更先进的复合材料。
但因类石墨结构其表面存在一定化学惰性，很难浸润树脂及化学反应，表面难与树脂结合，进而影响复合材料强度。
故需改变碳纤维表面性质，以增加碳纤维表面的极性官能团及表面活化，进而更容易浸润和发生化学反应，使复合材料界面更紧密连接而增加强度。
通常采用偶联剂涂层法、氧化法、等离子等处理方法.在航空领域因耐燃效果需求高使用酚醛树脂，而市面上的碳纤维较少有偶联剂涂层适用酚醛树脂，本文研究液相氧化法与超声协同处理碳纤维表面，达到增加酚醛树脂碳纤维复合材料强度。
1实验方法1.1碳纤维表面处理方法（1）碳纤维表面的上浆剂脱除选用PAN 基碳纤维，型号为Toray T700，使用乙醇/丙酮进行回流处理，其体积比为1:1，处理时间为48h ，将碳纤维表面的上浆剂(即偶合剂)脱除（2）脱浆后碳纤维再进行表面处理处理方法有两种:第一，在浓硝酸中浸泡，温度为60℃，处理时间为2h ；第二，浓硝酸超声处理2h ，浓度为65%，250E II 型超声波，功率和频率分别为250W 和40kHz 。
所有处理工作的结束后，去离子水清洗碳纤维，使其为中性，再在真空中烘干，温度为80℃，直到碳纤维恒重量为止。
1.2复合材料制备采用碳纤维与PF475酚醛树脂制成复合材料预浸布，酚醛树脂与异丙醇制成固成份70%的树脂，使用缠绕法进行制作预浸材，制成纤维含量FAW 100g/m 2，树脂含量RC%37%，用55度将溶剂烘烤至VC%1%以下的预浸材，再将预浸材进行积层堆叠成试片，采用成型温度160度，时间50min 进行加压固化，制成2mm 厚度复材试片。
磨碎碳纤维增强环氧树脂复合材料的性能
汽车在行驶过程中会受到冲击力的作用，磨碎碳纤维增强 环氧树脂复合材料具有较好的抗冲击性能，能够提高材料 的耐久性。
建筑领域的应用
01
结构加固
磨碎碳纤维增强环氧树脂复合材料可以用于建筑结构的加固，提高结构
的承载能力和抗震性能。
02
防腐保护
建筑结构中的钢结构、混凝土结构等易受到腐蚀介质的影响，磨碎碳纤
01
02
03
复合材料的定义
由两种或两种以上不同性 质的材料，通过物理或化 学的方法组成，具有新性 能的材料。
复合材料的优点
具有各组成材料的优点， 如强度高、质量轻、耐腐 蚀等。
复合材料的应用
广泛应用于航空航天、汽 车、建筑、体育器材等领 域。
碳纤维增强环氧树脂复合材料简介
碳纤维的特性
01
具有高强度、高模量、低密度、耐腐蚀、导电性好等优点。
导热性能与隔热性能
导热性能
磨碎碳纤维增强环氧树脂复合材料具有较好的导热性能，能够有效地传递热量。
隔热性能
该材料具有较好的隔热性能，能够有效地阻挡热量的传递。
耐候性与耐腐蚀性
耐候性
磨碎碳纤维增强环氧树脂复合材料具有较好的耐候性，能够在恶劣的环境条件下保持较好的性能。
耐腐蚀性
该材料具有较好的耐腐蚀性，能够抵抗化学物质的侵蚀。
环氧树脂的特性
02
具有优良的力学性能、电绝缘性能、耐腐蚀性能等。
碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法
03
将碳纤维与环氧树脂混合，经过固化反应形成。
磨碎碳纤维增强环氧树脂复合材料的研究意义
提高材料的力学性能
通过磨碎碳纤维可以增加材料的比表 面积，提高材料的力学性能。
碳纤维布增强酚醛环氧树脂力学性能研究
碳纤维布增强酚醛环氧树脂力学性能研究彭永利;王醉寒【摘要】Carbon fiber cloth is used as a reinforced material ,phenolic resin and epoxy resin are used as matrix , through soaking , laminated molding processes , phenolic epoxy resin composites reinforced with carbon fiber cloth are obtained .The mechanical properties of dif‐ferent mass fractionof phenolic /epoxy resin mass ratio are compared with the microstruc‐ture characterized by the SEM ,and the results show that the composite has the best mechan‐ical properties with the epoxy resin mass fraction at 25% .%以碳纤维布作为增强材料，酚醛树脂，环氧树脂作为基体，经过浸渍，层压成型等工艺，制得碳纤维布增强酚醛环氧树脂复合材料。
通过比较不同质量分数的酚醛／环氧树脂质量比所制得的材料的力学性能及扫描电镜（SEM ）表征出的复合材料的微观结构，得出在环氧树脂质量分数为25％时，该复合材料具有最佳的力学性能。
【期刊名称】《武汉船舶职业技术学院学报》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P28-30)【关键词】碳纤维;酚醛环氧树脂;力学性能【作者】彭永利;王醉寒【作者单位】武汉工程大学材料科学与工程学院，湖北武汉 430074;武汉工程大学材料科学与工程学院，湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TP34碳纤维具有超高的强度、模量和耐腐蚀性等优良性能，以它作为增强材料的树脂基复合材料已广泛用于航空、航天、体育器械等领域[1]。
纤维表面处理对复合材料力学性能的影响
碳 纤 碳 布 芳 纶 芳 纶 布 混 杂 布 蜂 窝 芯 富 阳 特 纤 所 ０ ５ ７ １ － ６ ３ ３ ７ ２ ４ ６ ６
（下转 42 页）
碳 纤 维 补 强 片 材 杭 州 索 奇 先 进 复 材 公 司 ０ ５ ７ １ － ６ ３ ３ ７ ３ ２ ３ ６
- 42 -
高科技纤维与应用
第二十八卷
Preparation of aluminosilicate refractory fibers by using sol-gel process
响。
配方的主要性能如表 2 所示。
E =α1E1V1 +α2E2V2 +α3E3V3 +… … （式 1）
σ =α 1σ 1V1 +α2σ2V2 +α3σ3V3 +… … （式 2） ２ 试 验 设 计
收稿日期：2003-04-29；修定日期 ：2003-05-30 基 金 项 目：江苏省高技术研究计划资助项目（ BG2002001） 作 者 简 介：钱 春 香 （ 1966-） ，女，浙江桐庐人，博士，教授，博士生导师，从事水泥基复合材料和聚合物基复合材料 研 究 。
16.1
注：固化条件为 120℃/10min+160℃ /1h。
拉伸强度 （ MPa）
33.2
弹性模量 （ MPa）
916
表3 临界长度法测得的碳纤维拉伸断裂后的段数
纤维表面处理方法 未处理
表面胺基化处理 表面偶联剂处理
平均段数 8.5 20.3 18.1
玻璃纤维布及碳纤维布增强酚醛环氧树脂复合材料性能研究
玻璃纤维布及碳纤维布增强酚醛环氧树脂复合材料性能研究周志宏;吴娜【摘要】纤维增强复合材料简称FRP,这种材料中有较大的强度和较良好的耐久性,这是其他材料都无法比拟的.碳纤维增强环氧树脂复合材料相比其他材料具有较好的耐高温、耐腐蚀、质量轻等特点.文章对玻璃纤维布及碳纤维布增强酚醛环氧树脂复合材料性能进行了研究.【期刊名称】《中国高新技术企业》【年(卷),期】2017(000)010【总页数】2页(P39-40)【关键词】玻璃纤维布;碳纤维布;复合材料;力学性能;纤维复合材料【作者】周志宏;吴娜【作者单位】西安航天复合材料研究所超码复合材料公司,陕西西安 710000;西安航天复合材料研究所超码复合材料公司,陕西西安 710000【正文语种】中文【中图分类】TQ050纤维复合材料，简称FRP，因其较大的强度和较良好的耐久性，获得了材料学界的广泛关注，其中碳纤维增强环氧树脂复合材料具有其他材料都没有的良好的耐高温和耐腐蚀性，作为玻璃钢一大分支的玻璃纤维增强环氧树脂复合纤维，比重小，比强度高是它的一大优点，良好的耐化学性使它的可使用范围更加广泛。
另外，碳纤维增强环氧树脂复合纤维和玻璃纤维增强环氧树脂复合纤维都具有质量轻和力学性能优良的特点，在当下材料短缺的现状下，如果能将这些材料应用于各行各业中，将会降低部分产品的高成本，解决原料短缺的问题，促进材料学以及社会经济的一大发展。
1.1 碳纤维的发展历程碳纤维作为一种无机高分子化学材料，主要组成元素是碳元素，碳纤维是一种纤维状碳化合物，是在惰性气氛和高温条件下有机纤维碳化而形成的，有纤维、布料等多种形式，也有多种分类，按照其力学性能的不同，可以分为高强度、超高强度等，根据其元素的不同可分为纤维素基、酚醛基和沥青基等，碳纤维主要是在复合材料中充当增强材料，根据不同的基体材料以及复合方式可以达到不同的效果。
碳纤维复合材料具有较好的耐高温性和耐疲劳性。
很久以前，就有很多科学家从碳纤维入手，成功制备了力学性能较好的黏胶基碳纤维和聚丙烯腈基碳纤维，后来，碳纤维的应用范围不断扩大，在运动领域、航空、人造卫星等多个领域都有其应用。
表面处理对碳纤织物增强环氧树脂复合材料界面及性能的影响研究
表面处理对碳纤织物增强环氧树脂复合材料界面及性能的影响研究金属背衬型聚合物自润滑复合材料因具有减摩、耐磨等优点，在机械设备、船舶等重载摩擦副上得到了广泛应用。
碳纤织物增强环氧树脂基自润滑复合材料作为衬层型重载摩擦副用材料，以其优异的力学性能和摩擦学性能、良好的自粘接性以及成型工艺简单等特性已成为当前国内外研究的热点之一。
在纤维增强树脂基复合材料中，主要承载组元为纤维，树脂基体将纤维粘接固定并将载荷传递到每根纤维，因此复合材料的界面特性对其力学性能有着重大影响。
但是，由于碳纤维表面缺少活性基团呈化学惰性，且其表面光滑，导致碳纤织物与基体浸润性差，不能与基体进行有效结合。
因此，要获得力学性能优良的碳纤织物增强复合材料，必须对其进行表面处理，改善其表面浸润性、粗糙程度，产生适合于聚合物粘接的表面形态，从而提高碳纤织物增强复合材料的力学性能。
目前，提高碳纤织物增强复合材料界面性能主要从以下两方面着手: 一是增加纤维表面活性官能团，二是增大纤维表面粗糙度。
在对碳纤织物进行表面处理时，以上 2 个因素往往同时出现并对碳纤织物增强复合材料的界面性能的改善起协同作用。
为了探索提高碳纤织物增强环氧树脂复合材料的力学性能，寻求简单有效的碳纤织物表面处理工艺，在已有研究和前期大量实验基础上，本文研究比较了空气氧化处理、浓硝酸氧化处理、偶联剂涂覆处理、气液双效处理和液相双效处理等表面处理方法对碳纤织物表面及复合材料界面和性能的影响，以此来探索一种工艺简单、环境友好且可显著提高复合材料性能的碳纤织物表面处理工艺。
1 实验部分1. 1 实验材料碳纤织物( 1K/T300) : 日本东丽; 环氧树脂E51( 环氧值0. 53 ) : 巴陵石化公司; 环氧丙烷丁基醚( 501) : 纯度大于等于99. 5%，广州江盛华工科技有限公司; 邻苯二甲酸二丁酯: 纯度大于99. 0%，天津市富宇精细华工有限公司; 105 缩胺环氧固化剂( 缩胺105) : 苏州光福材料厂; 偶联剂Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷( KH-560) : 东莞市信康有机硅材料有限公司。
复合纤维材料的表面改性及其对力学性能的影响
复合纤维材料的表面改性及其对力学性能的影响表面改性是一种广泛应用于各种材料的技术，它通过对材料表面进行化学处理或添加特定的涂层来改变材料的性质和性能。
在复合纤维材料领域，表面改性也被广泛研究与应用，以提升其力学性能和使用寿命。
本文将重点探讨复合纤维材料的表面改性及其对力学性能的影响。
首先，我们需要了解复合纤维材料的基本特性。
复合纤维材料是由两个或更多种不同材料的纤维经过层层叠加、纺织或复合而成的材料。
其基本结构主要包括增强纤维和基质。
增强纤维通常采用碳纤维、玻璃纤维等高性能纤维，而基质则常用树脂、金属等材料。
复合纤维材料的主要优点是具有高强度、高模量和轻质的特性，因此被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
表面改性技术可以通过增加复合纤维材料的表面能、增强纤维与基质之间的界面黏结强度、提高材料的耐磨、耐老化等性能，从而改善复合纤维材料的力学性能。
下面将介绍几种常见的表面改性方法及其对力学性能的影响。
一种常用的表面改性技术是化学改性。
在这种方法中，通过在复合纤维材料表面进行化学处理，如表面活性剂的涂布、等离子体处理等，可以在表面形成一层纤维素、硅氧烷等化学物质的保护层，从而提高复合纤维材料的表面能和纤维与基质之间的界面黏结强度。
这种表面改性方法可以显著提升复合纤维材料的耐久性和抗拉强度。
另一种常见的表面改性技术是热处理。
通过在复合纤维材料表面进行高温处理，可以改变纤维的表面形貌和化学组成，从而提高复合材料的耐热性和力学性能。
例如，碳纤维在高温下可以经历石墨化反应，形成更稳定的石墨结构，从而增加其抗拉强度和弹性模量。
此外，热处理还可以促进纤维表面与基质的互相扩散，提高界面黏结强度。
此外，还有一种常用的表面改性技术是物理改性。
物理改性通过对材料表面进行喷涂、涂覆等方式来增加复合纤维材料的表面粗糙度，从而提高纤维与基质之间的力学锁合效应。
同时，物理改性还可以在复合纤维材料表面形成一层保护膜，改善其耐腐蚀性和耐磨性。
磨碎碳纤维增强环氧树脂复合材料的性能
研究发现，当磨碎碳纤维的含量达到一定比例时，复合材料的性能 达到最优。进一步增加碳纤维含量，性能提升效果逐渐减弱。
磨碎碳纤维的表面处理
对碳纤维进行适当的表面处理，如氧化、涂覆等，可以进一步提高 其与环氧树脂的界面相容性，从而优化复合材料的性能。
创新点与贡献
利用磨碎碳纤维
本研究首次将磨碎碳纤维应用于环氧树脂复合材料中，实现了废旧碳纤维的高效再利用，降低了生产 成本。
湿热老化
在湿热环境下，复合材料的性能保持稳定，不易 受潮、变形或开裂，具有良好的耐湿热性能。
3
盐雾腐蚀
复合材料在盐雾环境中具有较好的耐腐蚀性，能 够抵抗盐雾侵蚀，保持材料性能和外观的稳定性 。
04
磨碎碳纤维对复合材料性能的影 响
磨碎碳纤维含量对性能的影响
01 02
增强效果
随着磨碎碳纤维含量的增加，复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击韧 性等力学性能得到显著提高。这是因为碳纤维具有很高的强度和模量， 能够有效地承受和传递载荷，阻止裂纹的扩展。
导热性能
磨碎碳纤维的加入可以提高复合材料的导热性能。碳纤维具有优异的导 热性，可以有效地降低复合材料的热阻，提高热传导效率。
03
电性能
随着磨碎碳纤维含量的增加，复合材料的电导率也会得到提高。碳纤维
具有良好的导电性，可以增加复合材料的导电通路，降低电阻。
磨碎碳纤维长度对性能的影响
纤维长度与强度关系
一般来说，较长的磨碎碳纤维可以提供更好的增强效果，因 为长纤维在复合材料中能够形成更有效的承载网络，提高力 学性能。
纤维分散
表面处理有助于改善磨碎碳纤维在环氧树脂中的分散性， 减少纤维团聚现象，提高复合材料的均匀性和力学性能。
碳纤维表面处理对复合材料强度的影响
碳纤维表面处理对复合材料强度的影响【摘要】碳纤维增强复合材料由碳纤维与树脂基体共同组成，碳纤维与树脂基体的表面结合直接影响到复合材料的性能。
本文通过采用不同的碳纤维表面处理方法，对处理后的碳纤维表现进行分析，对复合材料的界面性能进行研究，并用实验测试复合材料的界面结合强度，结果表明，采用低电压，短时间的电化学处理较浓硝酸氧化处理，对复合材料的增强效果的影响更明显。
【关键词】碳纤维表面处理界面性能抗弯强度1 前言与传统金属材料相比，碳纤维增强树脂基复合材料具有耐高温、耐腐蚀、质量轻、机械强度高的优点，被广泛应用于航空航天、军事、汽车、体育等领域。
碳纤维是有机纤维在惰性气氛中经高温碳化和石墨化制成的纤维状碳，它具有乱层石墨结构，其密度仅为钢密度的1/4，具有优异的力学性能，热稳定性，是一种高性能的先进非金属增强材料。
尽管碳纤维性能优异，但，由于其属脆性材料，单独使用，许多性能无法得到充分的发挥。
只有与其它基体材料结合成复合材料，材料性能形成互补，才能有效发挥其优异的力学性能，因此，碳纤维在复合材料中被用作增强相。
用作复合材料的树脂基可分为两大类，一类是热固性树脂，另一类是热塑性树脂。
热固性树脂由反应性低分子量预聚体或带有活性基团的高分子量聚合物组成；成型时，在固化剂或热作用下进行交联、缩聚，形成具有网状交联体结构。
常见的有环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂以及酚醛树脂等。
热塑性树脂由线型高分子量聚合物组成，在温度超过熔点时熔融，具有流变性，属物理变化。
常见的有聚乙烯、尼龙、聚四氟乙烯等。
复合材料的界面由增强材料表面与基体材料表面相互作用形成的，它包含两相之间的过渡区域，界面相内的化学组成、分子排列、热性能、力学性能呈连续梯度性变化。
界面相的结构由增强材料与基体材料表面的组成及二者之间的反应性能决定的，因此纤维表现处理的结果将影响复合材料的性能。
通过纤维表面处理可以增强纤维表面的化学活性与物理活性，从而增加其与基体间的结合或粘结。
磨碎碳纤维增强环氧树脂复合材料的性能
02
材料性能
力学性能
01
02
03
抗拉强度
经过磨碎碳纤维增强后， 复合材料的抗拉强度得到 了显著提升，可以更好地 抵抗外部拉力。
抗压强度
磨碎碳纤维的加入也提高 了复合材料的抗压强度， 使其在承受压力时更加坚 固。
韧性
磨碎碳纤维增强环氧树脂 复合材料的韧性也得到了 提高，使其在承受冲击和 振动时不易破裂。
THANKS
谢谢您的观看
耐腐蚀性能
耐酸碱
磨碎碳纤维增强环氧树脂复合材料具有较好的耐酸碱性能，可以抵抗多种化学 物质的侵蚀。
耐高温氧化
在高温环境下，复合材料表面的氧化反应受到抑制，提高了其耐高温氧化的性 能。
03
材料应用
航空航天领域应用
飞机结构材料
磨碎碳纤维增强环氧树脂复合材 料具有优异的力学性能和耐候性 ，可用于制造飞机的主要结构材
磨碎碳纤维增强环氧树脂复 合材料的性能
汇报人： 2023-12-12
目录
• 材料简介 • 材料性能 • 材料应用 • 研究展望
01
材料简介
碳纤维增强环氧树脂复合材料的定义
碳纤维增强环氧树脂复合材料是由碳纤维作为增强剂，环氧 树脂作为基体，通过复合得到的新型高强度、高刚性、低密 度的复合材料。
碳纤维具有高强度、高刚性、轻质等优点，而环氧树脂具有 粘附性、耐腐蚀性和绝缘性等优点，因此碳纤维增强环氧树 脂复合材料具有优异的力学性能、物理性能和化学性能。
该材料具有良好的电磁屏蔽性能，可用于制造电子产品外壳，提高产品性能和外 观质量。
04
研究展望
提高材料的性能
提高强度
通过优化纤维和树脂的 比例和分布，提高材料
的强度。
碳纤维表面处理及其增强环氧树脂复合材料界面性能研究
碳纤维表面处理及其增强环氧树脂复合材料界面性能研究摘要：碳纤维（CF）增强树脂基复合材料（CFRP）是先进复合材料的典型代表，具有密度小、力学性能优异、耐热、耐低温等优点，在航空航天、军事、汽车、体育等领域具有重要的应用前景，但是碳纤维表面光滑呈惰性，与树脂基体的界面粘结性差，限制了CFRP复合材料性能的发挥。
针对这一问题，本文采用PAN基碳纤维和双酚A型环氧树脂作为复合材料的增强相和树脂基体，展开CF的表面处理及其CFRP复合材料界面性能的研究。
本文采用氨水处理和浓HNO3处理碳纤维表面，通过单丝拔出实验测试复合材料的界面结合强度来表征复合材料的界面粘结性能，并分析了机械锚定和化学键合两种作用共同出现并对复合材料界面性能起改善作用时，两个因素之间的关系，以及起主导作用的因素，对碳纤维与树脂间相容性机理的研究具有知道作用。
关键词：碳纤维；环氧树脂；复合材料；表面处理；界面性能1、引言1.1碳纤维概述碳纤维是有机纤维在惰性气氛中经高温碳化和石墨化制成的纤维状碳，是一种高性能的先进非金属材料。
根据原料不同，碳纤维可分为聚丙烯腈（PAN）系碳纤维、沥青系碳纤维、黏胶系碳纤维、人造丝系碳纤维等。
其中聚丙烯腈基碳纤维综合性能最好，产量占碳纤维总产量的90％以上。
由于原料及制法不同，所得碳纤维的性能也不一样。
根据力学性能的不同，碳纤维可分为超高强度碳纤维（UHS）、高强度碳纤维（HS）、超高模量碳纤维（UHM）、高模量碳纤维（HM）、中等模量碳纤维（MM）、普通碳纤维等等。
我国对碳纤维的研究始于20世纪60年代，80年代开始研究高强型碳纤维。
目前，利用自主技术研制的少数国产T300、T700碳纤维产品已经达到国际同类产品水品。
但是与国际水平相比，国产碳纤维强度低、平均稳定性差、毛丝多、品种单一且价格昂贵，而且国内碳纤维总生产能力较小，不能满足国内的需要，仍需大量进口。
这些都严重影响了我国高新技术的发展，尤其制约了航空航天及国防军工事业的发展，与我国的经济发展进程不相称。
酚醛树脂对碳布性能的影响
酚醛树脂对碳布性能的影响
李雅东;张学军;田艳红;徐晓;王素卿;李金亮
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】2013(044)B06
【摘要】以磷酸氢二铵改性人造棉为基体材料,酚醛树脂为改性剂,经喷涂、炭化制备燃料电池扩散层材料用碳布。
研究了酚醛树脂含量对碳布强度、电阻率、厚度和密度的影响,并通过XRD谱图和SEM图片对碳布进行微观结构分析,探讨了酚醛树脂对碳布强度和电阻率的影响机理。
结果表明,酚醛树脂在提高碳布强度的同时降低其电阻率。
当酚醛树脂添加量为54%时,碳布强度提高40%,体电阻率降低至0.06Ω·cm。
【总页数】4页(P85-88)
【作者】李雅东;张学军;田艳红;徐晓;王素卿;李金亮
【作者单位】北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室,北京100029
【正文语种】中文
【中图分类】TB34
【相关文献】
1.酚醛树脂对碳布性能的影响
2.硼改性酚醛树脂加入量对铝碳材料性能的影响
3.碳纤维布表面处理对酚醛树脂复合材料力学性能的影响
4.炭化工艺对酚醛树脂基碳分子筛性能的影响
5.ZnO纳米棒/碳布多尺度增强酚醛树脂复合材料的制备与性能研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘要 ： 以碳 纤 维 布 （ Ｂ） 增 强 相 ， Ｃ 为 丁苯 橡 胶 为 增 韧 剂 ， 酚醛 树 脂 （ Ｆ） Ｐ 为基 体 ， 过 模 压 成 型 工 艺 制 得 了 Ｐ ／ Ｂ 通 Ｆ Ｃ
复合材料 ， 究 了 Ｃ 研 Ｂ表 面处理方式、 丁苯橡胶含量及加 工成型温度对 Ｐ ／ Ｂ复合材料的界面结合及力 学性能的影 ＦＣ 响。 结果表 明， 丙酮处理 Ｃ 氧化处理 Ｃ Ｂ、 Ｂ及加 工成型 温度的提 高都能改善纤维与基体 的结合程 度 ， 高界面结合力 提 但氧化 处理 Ｃ Ｂ随着加 工成 型温度的提 高， 易断裂 ， 对复合材料的增强作用有所减弱。 丁苯橡胶加入量 为 １％ 时 Ｐ ２ Ｆ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ：Ｃａｂ ｎ ｆ ｅ ｌｔ （ ｒ ｏ ｂ ｒｃｏｈ ＣＢ ）ｅｎｏ ｃ ｄｐ ｅ ｏｉ ｅ ｉ （ Ｆ） ｏ ｏ ｉ ｓｗｅｅｐ ｅ ａｅ ｒ ｕ ｈｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ｌｉｇ ｉ ｒ ｉｆ ｒｅ ｈ ｎ ｌ ｒｓｎ Ｐ ｃ ｍｐ ｓｔ ｒ ｒｐ ｒ ｄｔ ｏ ｇ ｏ ｒｓｉｎ ｍｏｄｎ ｃ ｅ ｈ
近年 来 ， 纤 维（ Ｆ） 强 酚醛 树 脂 （ Ｆ） 复 碳 Ｃ 增 Ｐ 基 合 材料 广泛 应用 于医疗 体育 器材 、 航空 航天 等领域 。 Ｃ Ｆ作 为 增 强 相 时 ， 分 为 短 切 Ｃ 、 Ｃ 可 Ｆ 长 Ｆ和 Ｃ Ｆ织 物 增 强 。李 密 丹 等 ４分 别 利 用 短 切 Ｃ 、 Ｆ单 丝 Ｆ Ｃ 增强 Ｐ Ｆ树 脂 ， 有关 Ｃ 而 Ｆ织 物 增 强 Ｐ Ｆ的研 究 报 道
ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｎ ａ ｔ ｒｐ ｒ ｅ ｆ Ｆ／Ｃ ｃ ｍｐ ｓｔ ｓｔｅｂ ｓ． ｒｃ ｓｉｇａ ｄｉ ｍｐ ｃ ｏ ｅｔ ｓｏ ｐ ｉ Ｐ Ｂ ｏ ｏ ｉ ｗａ ｅ ｔ ｅ ｈ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ａ ｂ ｎ ｆ ｅ ｌｔ ； ｈ ｎ ｌ ｓｎ ； ｕ ｆｃ ｅ ｔ ｎ ｃ ｍｐ ｓｔｓ； ｃ ａ ｉａ ｒ ｐ ｒｉｓ ｙ ｒ ｓ ｃ ｒ ｏ ｂ ｒｃｏ ｈ ｐ ｅ ｏ ｉ ｒ ｉ ｓ ｒ ａ ｅｔ ａ ｍｅ ｔ； ｏ ｏ ｉ ｉ ｃｅ ｒ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｏ ｅ ｅ ｐ ｔ
的加 工及 冲 击性 能 为最 佳 。
关键词 ： 纤维布； 碳 酚醛树脂 ； 面处理 ； 表 复合材料 ； 学性能 力 中图分类号 ： Ｑ３ ７３ Ｔ ２． 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ １３ ３ （０ ２０ ．０ ６０ １ ０ ．５ ９２ １）４０ ７ ．４
Ｅｆｅ ｔ ｆＳｕ ｆ ｃ ｅ ｍ ｅ ｆＣａ ｂ ｂｅ ｏ ｈ ｏ ｅ ｈａ ｃ ｌＰｒ ｐｅ ｔｅ ｆ ｃ ｓｏ ｒ ａ ｅＴｒ ａｔ ｎｔｏ ｒ ｏｎ Ｆｉ ｒＣｌ ｔ ｎ Ｍ ｃ ｎｉａ ｏ ｒ ｉ ｓｏｆＰｈｅ ｏ ｉ ｓｎ Ｃｏ ｐ ｉｅ ｎ ｌｃＲｅ ｉ ｍ ｏｓｔ ｓ
Ｔｉｎ ｎｎ ａ Ｌｉ ａ．Ｃｕ ａ ｉ ｉＳｈ ｎｚ
（ ｐ ｒ ｎ ｆ ｈ ｍｉ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｃ ａ ｇ ｈ ｎＵ ｉｅ ｓ ｙｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ｈ ｎ ｃ ｕ １ ０ １ ． ｈｎ ） Ｄｅ ａｔ ｔ Ｃ ｅ ｃ ｇ ｅｉ ， ｈ ｎ ｃ ｕ ｎｖ ｒｉ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｃ ａ ｇ ｈ ｎ ３ ０ ２ Ｃ ｉａ ｍｅ ｏ ａＥ ｎ ｎ ｔ
ｐ ｏ ｅ ｓｗｉ ｓｒ ｉ ｆ ｒ ｅ ｎ ，ｓ ｒ ｎ ｕ ａ ｉ ｎ ｂ ｅ ｓ ｔｕ ｈ ｎ ｎ ｇ ｎ ， Ｆ ａ ｔｉ ． ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｈ ａｂ ｎ ｒ ｃ ｓ ｔ ＣＢ ａ ｅｎ ｏ ｃ ｍｅ ｔ ｔ ｅ ｅｂ ｔ ｄ ｅ ｅ ｒ ｂ ｒａ ｏ ｇ ｅ ｉ ｇ ａ ｅ ｔ Ｐ ｓｍａｒｘ Ｔ ｅｒ ｓ ｌ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔ ｅ ｃ ｒ ｏ ｈ ｙ ｕ ｓ ｉ ｅ ｌｔ ｆｂ ｒｃ ｏ ｈ ｉ ｍｍｅ ｓ ｄ ｗｉ ｃ ｔｎ ｎ ｘ ｄ ｚ ｄ ｂ ｈ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔｄ ｓ ｌ ｒｃ ａ ｉ ｒ ｅ ｔ ａ ｅｏ ｅ ａ ｄ ｏ ｉ ｉｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔａｅ ｕ ｆ ｉ ｃｄ，ａ ｄ ｒ ｉｅ ｏ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｇ ｍｏ ｄ ｎ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｈ ｕ ｎ ａ ｓ ｆ ｈ ｒ ｃ ｓ ｉ ｌ ｉ ｇ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｔ ｎ
ｏ ｉ ｉ ｅ ａ ｉ ｒ ｋ ｎ ｄ，ａ ｄ ｗｅ ｋ ｎ ｄ ｔ ｅｉ ｈ ｎ ｅ ｎ ｒｃ ｍｐ ｓｔ ． ｈ ｎｔ ｅａ ｕ ｔ ｆｓ ｒ ｎ ｕ ａ ｉｎ ｂ ｅ ｓ １ ％ ， ｈ ｘ ｄ ｚ ｄ ｅ ｓｌ ｂ ｏ ｅ ｅ ｙ ｎ ａ ｅ ｅ ａ ｃ ｍｅ ｔ ｏ ｏ ｉ Ｗ ｅ ｍｏ ｎ ｙ ｅ ｅ ｂ ｔｄ ｅ ｅｒ ｂ ｒｗａ ｈ ｎ ｕ ｆ ｅ ｈ ｏ ｔ ｕ ２ ｔｅ
ｃ ｕｄｉ ｒ ｖ ｅｂ ｎ ｉｇａ ｄｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｒｐ ｒ ｅ ｆ Ｆ／ＣＢ ｃ ｍｐ ｓｔｓ Ｂｕ ｔ ｅｉ ｒｖ ｍ ｅ ｔ ｆ ｏｄｎ ｍｐ ｒ ｔｒ ， ｏ ｌ ｍｐｏ ｅｔ ｏ ｄｎ ｎ ｃ ａ ｉａ ｏ ｅｔ ｓ ｈ ｐ ｉ ｏ Ｐ ｏ ｏ ｉ ． ｔ ｈｔ ｅ ｗｉ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｌｉｇｔ ｏｍ ｅ ｅａｕ ｅ ＣＢ ７ ６第４ ０卷 ， ４期 第
０ ２ １
工
程
塑
料
应
用
Ｖ ．０． ． ｏ１ ４ ＮＯ ４
Ａｐ ． ２ ２ ｒ ０１
ＥＮＧＩ ＮＥＥＲｎ Ｇ ＬＡＳ ＣＳＡＰ Ｉ Ｐ ＴＩ ＰＬ ＣＡＴＩ ＯＮ
碳 纤维布表面处理对酚醛树脂复合材料 力学 陛能的影响 素
田琳娜 ， 崔善 子