论文部分内容阅读
碳纤维(CF)具有模量高、耐腐蚀、抗蠕变、导电等一系列优异的性能,在航天航空、能源、交通等领域都有着举足轻重的地位。但由于其表面呈化学惰性,与树脂基体的界面粘接性能较差,在很大程度上限制了其更广泛的应用。因此,对碳纤维表面进行改性,提高纤维与树脂基体间的界面粘接力,进而提高碳纤维复合材料的综合性能。本文将表面具有活性基团的氧化石墨烯(GO),通过物理涂覆以及化学接枝的形式引入到碳纤维表面,对纤维表面进行改性,从而达到改善碳纤维复合材料界面性能的目的。使用傅立叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜对样品进行表征分析。通过测量纤维的动态接触角、单丝拉伸强度研究了改性前后对碳纤维本体性能的影响。最后用微珠脱粘法测试了改性前后CF与热塑性树脂PA6的界面剪切强度,考查了涂覆和化学接枝的界面增强效果。首先通过阴离子原位聚合法制备了 GO/APA6杂化树脂,通过红外光谱表征,发现GO以化学键形式与APA6结合;然后将不同浓度的GO/APA6杂化树脂涂覆到碳纤维表面,对碳纤维进行改性,发现浓度为5%时,碳纤维改性的效果最好,其改性后碳纤维与树脂基体的界面剪切强度(IFSS)最大,较未处理的原丝提高了 29.5%。最后制备了质量分数为0.5%的GO/APA6杂化树脂、GO/PA6共混树脂、纯PA6的甲酸溶液分别涂覆到碳纤维表面,并测试改性后碳纤维与树脂基体的IFSS。发现涂覆GO/APA6时,其IFSS达到最大,提高了 20%。为了进一步研究化学接枝法对碳纤维本体性能及其复合材料性能的影响,将GO通过化学接枝的方法引入到碳纤维表面。从XPS结果可以看到,接枝改性后碳纤维表面的氧含量增加,表面的官能团也发生了改变。同时改性后纤维的单丝拉伸强度较未处理的下降了 5%～70%,对碳纤维的表面未造成明显损伤。接枝APA6和GO/APA6后,碳纤维复合材料的IFSS分别为46.7MPa、49.8MPa,较脱浆后的碳纤维分别提高了 23.2%和31.4%。