芳纶纤维复合材料界面增强的两级实现机制研究
发布时间：2022-01-19 04:09
芳纶纤维界面性能一直是困扰复合材料领域的难点,目前界面增强的主要途径是通过芳纶纤维表面改性,其中物理改性法对纤维损伤较大,而化学改性法对界面改性的效果有限。为此本文提出了芳纶纤维复合材料界面性能提高的两级增强新方法,以水性上浆剂对芳纶纤维表面改性,制备改性芳纶纤维F12-modified,实现一级界面性能提高,以高粘结环氧树脂（Efficient Adhesive Epoxy,简称EAEP）基体,实现二级界面性能提高,建立了芳纶纤维复合材料的柔性界面层增强机理。1、通过制备水性上浆剂,芳纶纤维浸渍改性后,与环氧树脂复合制备了第一级界面增强的芳纶纤维复合材料。采用红外光谱与核磁共振波谱确认上浆剂分子结构,纤维表面处理后,F12-modified的粗糙度增加且表面化学活性与极性改善。与未改性芳纶纤维复合材料相比,横向纤维束拉伸强度（TFBT）与层间剪切强度（ILSS）分别提高了 59.1%与21.6%,复合材料界面粘结强度显著增强。2、以二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）与双酚A环氧树脂（DGEBA）设计了高粘结环氧树脂（EAEP）,制备了预浸料用树脂体系及二级界面增强的芳纶纤维复合材料,研究...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－５复合材料界面示意图??Ｆｉ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｍｏｓｉｔｅ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ??
人们发现了原子力显微镜在纤维表面及其复合材料界面的表征方面的应用。Ｈ?Ｙａｏ等??［７９］采用力调制模式原子力显微镜观察了碳纳米管改性的碳纤维／环氧复合材料界面相??结构（图１－７），发现复合材料界面层厚度由原来２１０ｎｍ提高到１．２２６叫ｎ，根据模量线分??布结果，进一步发现改性后的复合材料界面形成了一层模量过渡区域，能够有效传递??应力并延缓裂纹扩张。??－１２－??
效表征复合材料制备界面层的扩散渗透及其最终形貌。Ｌｉｕ?将具有荧光性质的纳??米粒子掺杂在碳纤维上浆剂中Ｉ制备碳纤维／环氧树脂复合材料，利用荧光显微镜和激??光共聚焦显微镜（ＬＣＭ）观察界面形貌结构，如图１－８发现界面层厚度约为１．２＾ｍ左??右，比普通上浆剂层更厚。??■Ｈ’ｉ＇’??１〇Ｍ？Ｔ？?３?Ｍｍ??ｂ１?１２?ｐｍ??ｆ—＾?ｚ??？■■？？？？?．勝各顧撕篇??１０?Ｍｍ?３?Ｍｍ??图１－８激光共聚焦显微镜照片：（ａｌ）?（ａ２）商业上浆剂；（ｂｌ）?（ｂ２）掺杂荧光纳米上浆剂??Ｆｉｇ．?１－８?ＬＣＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ／ｅｐｏｘｙ?ｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｎｔ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??Ｙａｏ?Ｗ７９］等采用ＥＤＳ能谱对碳纳米管改性的碳纤维／环氧树脂复合材料界面表征，??如图１－９，为复合材料界面碳元素分布及其界面元素的线性分析，未改性的碳纤维复??合材料能够发现一个清晰的界面，而线性分析发现界面区域碳元素含量变化变化明显，??－１３－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料成型技术[J]. 李丹,良辰. 航空制造技术. 2017(16)
[2]原子力显微镜表征纤维增强聚合物复合材料的界面相概述[J]. 刘顺义,孙书冬,王文峰,周旭,邢博. 材料导报. 2016(S2)
[3]对位芳纶纤维的表面物理改性研究进展[J]. 刘江,董立,徐磊. 科技资讯. 2016(08)
[4]树脂基复合材料成型工艺发展研究[J]. 谭小波. 科技创新与应用. 2015(32)
[5]芳纶纤维/环氧树脂预浸料界面相容性的方法探究[J]. 孙文丹,李波,李刚,杨小平,贾丽亚. 玻璃钢/复合材料. 2015(02)
[6]纤维增强弹性体基复合材料的有限元模拟分析[J]. 郝英哲,岳冬梅,苏江,宋建欣,杨海波,张立群. 合成橡胶工业. 2014(02)
[7]端胺基液体丁腈橡胶增韧环氧胶黏剂的研究概况[J]. 赵颖,黄伣丽,王刚,朱金华,刘晓辉. 化学与黏合. 2013(02)
[8]纤维增强复合材料界面剪切强度及界面微观结构的表征[J]. 秦文贞,于俊荣,贺建强,陈蕾,诸静,胡祖明. 高分子通报. 2013(02)
[9]芳纶表面活化技术的研究进展[J]. 郭庆忠,刘铁民,郑元锁. 高科技纤维与应用. 2011(03)
[10]可溶性聚醚醚酮改性环氧树脂的研究[J]. 孙攀,史翎,张军营. 北京化工大学学报(自然科学版). 2011(02)
硕士论文
[1]环氧树脂柔性固化剂的合成及其固化反应动力学研究[D]. 陈艳雄.四川大学 2007
本文编号：3596183
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－５复合材料界面示意图??Ｆｉ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｍｏｓｉｔｅ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ??
人们发现了原子力显微镜在纤维表面及其复合材料界面的表征方面的应用。Ｈ?Ｙａｏ等??［７９］采用力调制模式原子力显微镜观察了碳纳米管改性的碳纤维／环氧复合材料界面相??结构（图１－７），发现复合材料界面层厚度由原来２１０ｎｍ提高到１．２２６叫ｎ，根据模量线分??布结果，进一步发现改性后的复合材料界面形成了一层模量过渡区域，能够有效传递??应力并延缓裂纹扩张。??－１２－??
效表征复合材料制备界面层的扩散渗透及其最终形貌。Ｌｉｕ?将具有荧光性质的纳??米粒子掺杂在碳纤维上浆剂中Ｉ制备碳纤维／环氧树脂复合材料，利用荧光显微镜和激??光共聚焦显微镜（ＬＣＭ）观察界面形貌结构，如图１－８发现界面层厚度约为１．２＾ｍ左??右，比普通上浆剂层更厚。??■Ｈ’ｉ＇’??１〇Ｍ？Ｔ？?３?Ｍｍ??ｂ１?１２?ｐｍ??ｆ—＾?ｚ??？■■？？？？?．勝各顧撕篇??１０?Ｍｍ?３?Ｍｍ??图１－８激光共聚焦显微镜照片：（ａｌ）?（ａ２）商业上浆剂；（ｂｌ）?（ｂ２）掺杂荧光纳米上浆剂??Ｆｉｇ．?１－８?ＬＣＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ／ｅｐｏｘｙ?ｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｎｔ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??Ｙａｏ?Ｗ７９］等采用ＥＤＳ能谱对碳纳米管改性的碳纤维／环氧树脂复合材料界面表征，??如图１－９，为复合材料界面碳元素分布及其界面元素的线性分析，未改性的碳纤维复??合材料能够发现一个清晰的界面，而线性分析发现界面区域碳元素含量变化变化明显，??－１３－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料成型技术[J]. 李丹,良辰. 航空制造技术. 2017(16)
[2]原子力显微镜表征纤维增强聚合物复合材料的界面相概述[J]. 刘顺义,孙书冬,王文峰,周旭,邢博. 材料导报. 2016(S2)
[3]对位芳纶纤维的表面物理改性研究进展[J]. 刘江,董立,徐磊. 科技资讯. 2016(08)
[4]树脂基复合材料成型工艺发展研究[J]. 谭小波. 科技创新与应用. 2015(32)
[5]芳纶纤维/环氧树脂预浸料界面相容性的方法探究[J]. 孙文丹,李波,李刚,杨小平,贾丽亚. 玻璃钢/复合材料. 2015(02)
[6]纤维增强弹性体基复合材料的有限元模拟分析[J]. 郝英哲,岳冬梅,苏江,宋建欣,杨海波,张立群. 合成橡胶工业. 2014(02)
[7]端胺基液体丁腈橡胶增韧环氧胶黏剂的研究概况[J]. 赵颖,黄伣丽,王刚,朱金华,刘晓辉. 化学与黏合. 2013(02)
[8]纤维增强复合材料界面剪切强度及界面微观结构的表征[J]. 秦文贞,于俊荣,贺建强,陈蕾,诸静,胡祖明. 高分子通报. 2013(02)
[9]芳纶表面活化技术的研究进展[J]. 郭庆忠,刘铁民,郑元锁. 高科技纤维与应用. 2011(03)
[10]可溶性聚醚醚酮改性环氧树脂的研究[J]. 孙攀,史翎,张军营. 北京化工大学学报(自然科学版). 2011(02)
硕士论文
[1]环氧树脂柔性固化剂的合成及其固化反应动力学研究[D]. 陈艳雄.四川大学 2007
本文编号：3596183
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