聚磷腈/碳纤维多尺度增强体的构筑及其复合材料界面研究
发布时间：2021-11-01 08:45
环境恶化与能源危机使得轻量化材料在国际上受到越来越广泛的重视。碳纤维增强树脂基复合材料因其轻质、高比强和高比刚的特性成为轻量化技术的理想材料之一。然而,碳纤维表面光滑,惰性大,与树脂基体的界面粘结通常较弱,而界面作为复合材料中纤维与树脂基体联结的“桥梁”,在很大程度上影响着材料最终的综合力学性能。因此,开发一种简单高效的碳纤维表面改性处理方法,在不损伤纤维本体强度的前提下,有效改善碳纤维复合材料的界面粘结性能,进而提升复合材料的整体使用性能,对推动碳纤维复合材料在新一代汽车、航空航天新材料、海洋科学等军民领域的发展和应用具有重大意义。本文以提高碳纤维/树脂基复合材料界面性能为目标,分别设计和构筑了聚（环三磷腈-co-4,4’-二羟基二苯砜）微球、聚（环三磷腈-co-4,4’-二羟基二苯砜）纳米管改性的多尺度杂化碳纤维增强体,并研究了新型多尺度增强体对复合材料界面性能的影响规律,主要研究工作如下:（1）以六氯环三磷腈与4,4’-二羟基二苯砜为共聚单体,通过一步法原位聚合,将聚磷腈微球引入到纤维表面,构筑了聚磷腈微球/碳纤维多尺度杂化增强体。聚磷腈杂化修饰层有效提高了纤维的表面粗糙度（Ra...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)浙江省
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
碳纤维的应用实例Figure1.1Applicationexamplesofcarbonfiber
汽车实现节能减排，减少环境污染。例如，车辆减重油效率提高 6-8%或使电动车辆的续航里程增加 10%成为全球竞相研发的热点[11]。根据目前发展趋势，今需求将快速增长，其中增长最快的是高新产业领域，飞机、大型风电叶片、高压容器、海洋工程和电子产，成为推动碳纤维及其复合材料高速发展的“引擎树脂基复合材料中起到加固强化的作用，可大大增加外力时，外界载荷通过碳纤维与树脂之间的界面（连续碳纤维增强体。因此，界面作为复合材料中纤维传递的“桥梁”，对复合材料内部应力的传递、分散要的影响，一定程度上决定着碳纤维复合材料的整体观动态力学性能[35-37]。因而，碳纤维/树脂基之间的纤维复合材料的综合机械性能起着重要的、甚至是
图 1.3 碳纤维增强热固性树脂复合材料界面化学键和示意图ure 1.3 Chemical bonds schematic of carbon fiber/ thermosetting composites inter（2）机械锁合机械锁合，是指基体与表面凹凸不平的增强纤维通过嵌合与互锁作用形界面粘结。树脂基体嵌入纤维表面的粗糙微结构，通过“钉扎”或“抛，增强界面粘结强度。有效的机械锁合主要受纤维表面粗糙度及浸润性。通常，纤维表面粗糙度越大，润湿越好，纤维与树脂之间嵌合部位越，则界面机械锁和作用就越强[47]。 目前，有很多界面改性技术，也是发展起来的。根据此理论，本文对制备的碳纤维多尺度增强体进行表面粗糙度的测试估表面粗糙度的改变对复合材料界面粘结强度的影响。（3）浸润吸附
【参考文献】：
期刊论文
[1]对位芳纶纤维的多巴胺仿生修饰及硅烷偶联剂二次功能化[J]. 李源,萨日娜,严岩,王文才,宁南英,田明. 橡胶工业. 2016(01)
[2]磺化聚磷腈微球的制备及其乳化性能[J]. 魏玮,卢荣杰,胡琼,朱叶,罗静,刘晓亚. 功能高分子学报. 2015(03)
[3]玻璃纤维桩表面经聚多巴胺或硅烷化处理后的微推出粘接强度对比研究[J]. 陈倩,苏永亮,蔡晴,白云洋,苏靖,王新知. 北京大学学报(医学版). 2015(06)
[4]聚膦腈的合成与应用研究进展[J]. 陈争艳,颜红侠,冯书耀,刘天野. 化工新型材料. 2014(06)
[5]碳纤维增强树脂基复合材料性能的研究[J]. 葛铁军,吴尚锋. 辽宁化工. 2014(05)
[6]碳纤维表面改性及对其复合材料性能的影响[J]. 王源升,朱珊珊,姚树人,周慧慧,石继梅. 高分子材料科学与工程. 2014(02)
[7]碳纤维及其复合材料的最新市场发展及前景[J]. 罗益锋,罗晰旻. 纺织导报. 2013(11)
[8]聚丙烯腈基碳纤维电化学氧化表面处理研究[J]. 季春晓,常丽,周新露,李昌俊. 石油化工技术与经济. 2013(05)
[9]碳纤维/环氧复合材料界面优化研究进展[J]. 杨玲. 高科技纤维与应用. 2013(03)
[10]全球碳纤维产业将出现火爆发展态势[J]. 罗益锋. 高科技纤维与应用. 2011(04)
博士论文
[1]基于上浆法的界面设计及其对CFRP界面性能影响研究[D]. 张舒.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
[3]“球—棒”状短碳纤维复合增强体设计及其环氧树脂基复合材料性能研究[D]. 李微微.上海交通大学 2011
[4]碳纳米管/碳纤维多尺度结构制备及其界面增强效果研究[D]. 梅蕾.哈尔滨工业大学 2010
[5]微结构环交联型聚膦腈材料的制备与表征[D]. 朱路.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]Fe2O3/石墨烯可控排列对碳纤维复合材料界面影响研究[D]. 魏珺儒.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3469869
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)浙江省
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
碳纤维的应用实例Figure1.1Applicationexamplesofcarbonfiber
汽车实现节能减排，减少环境污染。例如，车辆减重油效率提高 6-8%或使电动车辆的续航里程增加 10%成为全球竞相研发的热点[11]。根据目前发展趋势，今需求将快速增长，其中增长最快的是高新产业领域，飞机、大型风电叶片、高压容器、海洋工程和电子产，成为推动碳纤维及其复合材料高速发展的“引擎树脂基复合材料中起到加固强化的作用，可大大增加外力时，外界载荷通过碳纤维与树脂之间的界面（连续碳纤维增强体。因此，界面作为复合材料中纤维传递的“桥梁”，对复合材料内部应力的传递、分散要的影响，一定程度上决定着碳纤维复合材料的整体观动态力学性能[35-37]。因而，碳纤维/树脂基之间的纤维复合材料的综合机械性能起着重要的、甚至是
图 1.3 碳纤维增强热固性树脂复合材料界面化学键和示意图ure 1.3 Chemical bonds schematic of carbon fiber/ thermosetting composites inter（2）机械锁合机械锁合，是指基体与表面凹凸不平的增强纤维通过嵌合与互锁作用形界面粘结。树脂基体嵌入纤维表面的粗糙微结构，通过“钉扎”或“抛，增强界面粘结强度。有效的机械锁合主要受纤维表面粗糙度及浸润性。通常，纤维表面粗糙度越大，润湿越好，纤维与树脂之间嵌合部位越，则界面机械锁和作用就越强[47]。 目前，有很多界面改性技术，也是发展起来的。根据此理论，本文对制备的碳纤维多尺度增强体进行表面粗糙度的测试估表面粗糙度的改变对复合材料界面粘结强度的影响。（3）浸润吸附
【参考文献】：
期刊论文
[1]对位芳纶纤维的多巴胺仿生修饰及硅烷偶联剂二次功能化[J]. 李源,萨日娜,严岩,王文才,宁南英,田明. 橡胶工业. 2016(01)
[2]磺化聚磷腈微球的制备及其乳化性能[J]. 魏玮,卢荣杰,胡琼,朱叶,罗静,刘晓亚. 功能高分子学报. 2015(03)
[3]玻璃纤维桩表面经聚多巴胺或硅烷化处理后的微推出粘接强度对比研究[J]. 陈倩,苏永亮,蔡晴,白云洋,苏靖,王新知. 北京大学学报(医学版). 2015(06)
[4]聚膦腈的合成与应用研究进展[J]. 陈争艳,颜红侠,冯书耀,刘天野. 化工新型材料. 2014(06)
[5]碳纤维增强树脂基复合材料性能的研究[J]. 葛铁军,吴尚锋. 辽宁化工. 2014(05)
[6]碳纤维表面改性及对其复合材料性能的影响[J]. 王源升,朱珊珊,姚树人,周慧慧,石继梅. 高分子材料科学与工程. 2014(02)
[7]碳纤维及其复合材料的最新市场发展及前景[J]. 罗益锋,罗晰旻. 纺织导报. 2013(11)
[8]聚丙烯腈基碳纤维电化学氧化表面处理研究[J]. 季春晓,常丽,周新露,李昌俊. 石油化工技术与经济. 2013(05)
[9]碳纤维/环氧复合材料界面优化研究进展[J]. 杨玲. 高科技纤维与应用. 2013(03)
[10]全球碳纤维产业将出现火爆发展态势[J]. 罗益锋. 高科技纤维与应用. 2011(04)
博士论文
[1]基于上浆法的界面设计及其对CFRP界面性能影响研究[D]. 张舒.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
[3]“球—棒”状短碳纤维复合增强体设计及其环氧树脂基复合材料性能研究[D]. 李微微.上海交通大学 2011
[4]碳纳米管/碳纤维多尺度结构制备及其界面增强效果研究[D]. 梅蕾.哈尔滨工业大学 2010
[5]微结构环交联型聚膦腈材料的制备与表征[D]. 朱路.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]Fe2O3/石墨烯可控排列对碳纤维复合材料界面影响研究[D]. 魏珺儒.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3469869
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