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随着深海油气资源的逐步开发,传统钢结构海洋钻井平台易腐蚀、建造及维护成本高等弊端日益凸显。碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料因具有质轻、高强高模、耐腐蚀等特性,已发展成为一种较为理想的结构材料。而纳米二氧化硅和氧化石墨烯(GO)对环氧树脂具有很高的增强效率,少量添加即可大幅度提高环氧树脂基体的力学强度及抗冲击性能。因此,以GO和纳米Si02为改性填料,制备一种耐蚀高强、韧性好的碳纤维/SiO2/GO/环氧树脂复合材料,这将具有理论与实际意义。采用电化学氧化法对PAN基碳纤维进行表面处理,考虑电解液浓度、电解温度、电解时间等因素的影响,设计正交试验对改性条件进行优化,运用FTIR、TGA、SEM等测试技术对改性产物进行了表征,并考察了碳纤维的电化学改性对CF/EP复合材料力学性能的影响。结果表明,处理碳纤维的最佳条件为:电解液浓度0.25mol/L,温度35℃,电解时间150s,电流150mA;电化学改性碳纤维的效果显著,碳纤维的表面酸性官能团含量增加至1.53×10-3mol/m,并且使得CF/EP复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了 14.58%、6.09%和13.28%。以硅烷偶联剂KH-550和硬脂酸为复合改性剂对纳米Si02和GO进行改性,并考察了纳米Si02和GO对环氧树脂基体和CF/EP复合材料力学性能的影响。结果表明,纳米Si02的最佳改性工艺参数为:硅烷偶联剂浓度6.25g/L,硬脂酸浓度3.75g/L,反应温度65℃,反应时间2h;GO的最佳改性条件为:硅烷偶联剂浓度6.25g/L,硬脂酸浓度6.25g/L,反应温度75℃,反应时间2h;改性后纳米SiO2和氧化石墨烯具有良好的疏水性能,其接触角分别为117.61°和119.52°,并且二者与环氧树脂的相容性及其分散性能得到了改善;当添加1wt%的SiO2时,环氧树脂的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度分别提高了 93.08%、41.99%和312.68%,CF/EP复合材料的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度分别提高了 14.27%、31.69%和11.32%;当添加0.1wt%的GO时,环氧树脂的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度分别提高了 30.49%、14.46%和196.80%,CF/EP复合材料的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度分别提高了 40.74%、66.72%和31.59%。通过制备CF/SiO2/GO/EP复合材料,探究了纳米Si02与GO复配对CF/EP复合材料力学性能的影响,并考察了复合材料的耐海水浸泡、耐盐雾老化等应用性能。结果表明,纳米SiO2和GO复配可有效提高CF/EP复合材料的力学性能,当加入1wt%的SiO2和0.3wt%的GO时,复合材料的拉伸强度为725.48MPa,弯曲强度为770.93MPa,冲击强度为74.89KJ/m2,与纯CF/EP复合材料相比较分别提高了 40.74%、66.72%和31.59%;并且CF/Si02/GO/EP复合材料具有较佳的耐海水浸泡性能、耐盐雾老化性能及耐热氧老化性能,可基本满足海洋钻井平台对结构材料的性能要求。