凹凸棒土—氧化石墨烯/碳纤维复合材料低温界面性能研究
发布时间：2021-06-05 16:27
碳纤维复合材料因其高比强度、高比模量的特点,逐渐代替了传统的金属材料,成为了低温贮箱的首选材料。在液氧和液氢等超低温环境下,碳纤维复合材料处于深冷区,由于碳纤维与树脂基体的热膨胀系数存在较大差异,温度载荷作用下易在界面处形成微裂纹,造成界面脱粘,多个界面脱粘贯通在一起形成渗漏通道,导致复合材料低温贮箱失效。因此,本文重点研究如何解决超低温环境下,复合材料界面形成微裂纹导致界面脱粘,形成渗漏通道的问题。本文首先对复合材料界面进行设计,将具有优异性能的碳纳米材料（氧化石墨烯）和纳米粘土（凹凸棒土）通过化学接枝法接枝至T300碳纤维表面,制备出凹凸棒土-氧化石墨烯/碳纤维微纳分级结构（CF-GO-ATP）,其中,横向尺寸是微米级的氧化石墨烯接枝在碳纤维表面形成微米结构,尺度较小的纳米级凹凸棒土接枝在氧化石墨烯片层上形成微纳结构。采用扫描电镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）等表征方法证明了氧化石墨烯和凹凸棒土通过化学键接枝在碳纤维表面。通过动态接触角测量仪测量了CF-GO-ATP与去离子水和乙二醇的动态接触角,并计算其表面能,计算结果表明其表面能相比于碳纤维原丝（CF）提升了65.6%。...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)界面脱粘图；(b)界面脱粘形成渗漏通道针对复合材料低温贮箱渗漏失效这一问题，本文通过化学接枝法将氧化石
使得石墨片层生成大量的含氧氧化石墨烯氧化程度高，但是采用强氧化生 NO2、ClO2等有害气体。相比于前两种时较短，安全性高，采用高锰酸钾和浓硫和羧基的含量更大。硝酸钠的加入被认为现硝酸的加入对氧化程度的影响微乎其微基础上，对其进行了改进，其中浓硫酸和含量，除去了硝酸钠，这种改进的 Hum氧化石墨烯的含氧量增加，结构更加规整产生，还原后的氧化石墨烯具有更加优的结构及性能制备过程中，原始石墨的类型、氧化剂类会影响最终氧化石墨烯的片层厚度、片的结构难以得到精确的定义，常见的有大模型。目前氧化石墨烯往往被认为是二基、羟基、环氧基等含氧基团[14]，如图
图 1-3 制备碳纳米管/氧化石墨烯复合物示意图[15]棒土表面处理研究现状棒土的结构和应用土(ATP)是天然的一维纳米材料，其结构最早由 Brad研究者们数十年的研究和修正，目前凹凸棒土被比较g，Al，Fe)5Si8O20(OH)2(OH)4] 4H2O，其晶体结构示凹凸棒土显微结构的分析，发现其棒晶尺度主要分为棒状单晶体；其次是由棒状单晶体平行聚集而成的棒成聚集体。凹凸棒土自身具有独特的疏松多孔结构，作被广泛应用在环境、医药、催化等领域。此外，凹凸棒能和力学性能，在树脂基纳米复合材料领域有巨大的
【参考文献】：
期刊论文
[1]热循环对碳纤维/双马来酰亚胺复合材料的影响[J]. 杨白凤,岳珠峰,耿小亮,王佩艳. 实验力学. 2018(01)
[2]超低温对T700碳纤维/环氧复合材料弯曲性能的影响[J]. 刘新,许乔奇,武湛君,刘世祥,何辉永. 宇航学报. 2016(05)
[3]大型运载火箭低温复合材料贮箱设计研究进展[J]. 黄诚,雷勇军. 宇航材料工艺. 2015(02)
[4]碳纤维及其复合材料性能测试方法和评价指标[J]. 周嫄娜,李炜. 高科技纤维与应用. 2014(06)
[5]Determination of thermal expansion coefficients for unidirectional fiber-reinforced composites[J]. Ran Zhiguo,Yan Ying,Li Jianfeng,Qi Zhongxing,Yang Lei. Chinese Journal of Aeronautics. 2014(05)
[6]碳纤维/TDE85环氧树脂复合材料界面性能的研究[J]. 张琳,郑莉,迟波. 玻璃钢/复合材料. 2013(03)
[7]Hummers法合成石墨烯的关键工艺及反应机理[J]. 任小孟,王源升,何特. 材料工程. 2013(01)
[8]凹凸棒土/环氧树脂复合材料力学性能的研究[J]. 王玉美,李拯,矫维成,王荣国. 玻璃钢/复合材料. 2012(S1)
[9]热循环作用下单向炭纤维/环氧树脂复合材料的热应力[J]. 高禹,代小杰,董尚利,陆春,包建文. 高分子材料科学与工程. 2012(09)
[10]氧化石墨烯接枝碳纤维新型增强体的制备与表征[J]. 刘秀影,宋英,李存梅,王福平. 无机化学学报. 2011(11)
博士论文
[1]碳纳米管改性多尺度复合材料化学/电泳法制备及性能研究[D]. 李玉鑫.哈尔滨工业大学 2014
[2]复合材料增强体的跨尺度设计及其界面增强机制研究[D]. 彭庆宇.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3212510
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)界面脱粘图；(b)界面脱粘形成渗漏通道针对复合材料低温贮箱渗漏失效这一问题，本文通过化学接枝法将氧化石
使得石墨片层生成大量的含氧氧化石墨烯氧化程度高，但是采用强氧化生 NO2、ClO2等有害气体。相比于前两种时较短，安全性高，采用高锰酸钾和浓硫和羧基的含量更大。硝酸钠的加入被认为现硝酸的加入对氧化程度的影响微乎其微基础上，对其进行了改进，其中浓硫酸和含量，除去了硝酸钠，这种改进的 Hum氧化石墨烯的含氧量增加，结构更加规整产生，还原后的氧化石墨烯具有更加优的结构及性能制备过程中，原始石墨的类型、氧化剂类会影响最终氧化石墨烯的片层厚度、片的结构难以得到精确的定义，常见的有大模型。目前氧化石墨烯往往被认为是二基、羟基、环氧基等含氧基团[14]，如图
图 1-3 制备碳纳米管/氧化石墨烯复合物示意图[15]棒土表面处理研究现状棒土的结构和应用土(ATP)是天然的一维纳米材料，其结构最早由 Brad研究者们数十年的研究和修正，目前凹凸棒土被比较g，Al，Fe)5Si8O20(OH)2(OH)4] 4H2O，其晶体结构示凹凸棒土显微结构的分析，发现其棒晶尺度主要分为棒状单晶体；其次是由棒状单晶体平行聚集而成的棒成聚集体。凹凸棒土自身具有独特的疏松多孔结构，作被广泛应用在环境、医药、催化等领域。此外，凹凸棒能和力学性能，在树脂基纳米复合材料领域有巨大的
【参考文献】：
期刊论文
[1]热循环对碳纤维/双马来酰亚胺复合材料的影响[J]. 杨白凤,岳珠峰,耿小亮,王佩艳. 实验力学. 2018(01)
[2]超低温对T700碳纤维/环氧复合材料弯曲性能的影响[J]. 刘新,许乔奇,武湛君,刘世祥,何辉永. 宇航学报. 2016(05)
[3]大型运载火箭低温复合材料贮箱设计研究进展[J]. 黄诚,雷勇军. 宇航材料工艺. 2015(02)
[4]碳纤维及其复合材料性能测试方法和评价指标[J]. 周嫄娜,李炜. 高科技纤维与应用. 2014(06)
[5]Determination of thermal expansion coefficients for unidirectional fiber-reinforced composites[J]. Ran Zhiguo,Yan Ying,Li Jianfeng,Qi Zhongxing,Yang Lei. Chinese Journal of Aeronautics. 2014(05)
[6]碳纤维/TDE85环氧树脂复合材料界面性能的研究[J]. 张琳,郑莉,迟波. 玻璃钢/复合材料. 2013(03)
[7]Hummers法合成石墨烯的关键工艺及反应机理[J]. 任小孟,王源升,何特. 材料工程. 2013(01)
[8]凹凸棒土/环氧树脂复合材料力学性能的研究[J]. 王玉美,李拯,矫维成,王荣国. 玻璃钢/复合材料. 2012(S1)
[9]热循环作用下单向炭纤维/环氧树脂复合材料的热应力[J]. 高禹,代小杰,董尚利,陆春,包建文. 高分子材料科学与工程. 2012(09)
[10]氧化石墨烯接枝碳纤维新型增强体的制备与表征[J]. 刘秀影,宋英,李存梅,王福平. 无机化学学报. 2011(11)
博士论文
[1]碳纳米管改性多尺度复合材料化学/电泳法制备及性能研究[D]. 李玉鑫.哈尔滨工业大学 2014
[2]复合材料增强体的跨尺度设计及其界面增强机制研究[D]. 彭庆宇.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3212510
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