氧化石墨烯改性碳纤维/SiBOC复合材料的制备与性能研究

发布时间：2022-01-24 13:26

　　连续纤维增强陶瓷基复合材料（CFRCMC）具有轻质、强韧化、可靠性高等优异的性能,是未来最有前景的高温结构材料之一。先驱体转化法又称聚合物浸渍裂解法（PIP）是一种新兴的制备CFRCMC的方法。但是,未经处理的碳纤维原丝表面的浸润性较差、反应活性低、惰性大,导致其与基体之间的界面性能差。因此需要对碳纤维进行表面改性,以改善复合材料的界面性能。本文首先对氧化石墨烯化学接枝改性碳纤维的制备与表征进行了研究。采用“Grafting-to”化学接枝改性方法,以聚乙烯亚氨（PEI）为偶联剂,EDC/NHS为活化剂/催化剂,在水介质中制备了氧化石墨烯改性碳纤维复合增强体（CF-PEI-gGO）。但是,氧化石墨烯水溶液的分散性很容易受pH值和电位值变化的影响。加入活化剂EDC后,氧化石墨烯水溶液出现严重团聚现象,分析认为主要因为EDC引起Zeta电位改变引起的。通过滴加氨水调节溶液pH值,进而调控溶液的Zeta电位值,解决了氧化石墨烯的团聚问题,首次完成了水介质中将氧化石墨烯化学接枝到碳纤维表面的过程。纤维单丝微脱粘实验测试结果表明在碳纤维表面接枝氧化石墨烯后,其界面剪切强度比碳纤维原丝增加了86.... 

【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】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与目的意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 碳纤维表面改性的研究
        1.2.2 氧化石墨烯的研究
        1.2.3 SiBOC先驱体陶瓷的研究
        1.2.4 先驱体转化法制备陶瓷基复合材料的研究
    1.3 本课题的主要研究内容
第2章 实验材料与测试方法
    2.1 引言
    2.2 实验材料与设备
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验仪器与设备
    2.3 氧化石墨烯改性碳纤维/SiBOC复合材料的制备过程
    2.4 材料分析测试方法
        2.4.1 材料微观形貌分析方法
        2.4.2 材料结构分析方法
        2.4.3 材料力学性能测试方法
        2.4.4 复合材料密度及孔隙率测量方法
        2.4.5 材料热性能测试方法
第3章 氧化石墨烯改性碳纤维复合材料的制备与表征
    3.1 引言
    3.2 氧化石墨烯的制备与表征
        3.2.1 氧化石墨烯的制备
        3.2.2 氧化石墨烯的结构与性能
    3.3 氧化石墨烯改性碳纤维复合材料的制备
        3.3.1 氨基化碳纤维的制备
        3.3.2 氧化石墨烯改性碳纤维的制备
    3.4 氧化石墨烯改性碳纤维复合材料的表征
        3.4.1 CF-PEI-g-GO复合材料的红外光谱测试
        3.4.2 CF-PEI-g-GO复合材料的X射线光电子能谱分析
        3.4.3 CF-PEI-g-GO复合材料的微观形貌
        3.4.4 CF-PEI-g-GO复合材料的单丝微脱粘测试
        3.4.5 CF-PEI-g-GO复合材料的热重分析
    3.5 本章小结
第4章 SiBOC先驱体陶瓷的制备与性能研究
    4.1 引言
    4.2 SiBOC陶瓷先驱体的合成及表征
        4.2.1 SiBOC陶瓷先驱体的分子结构设计
        4.2.2 聚甲基乙氧基硅氧烷的制备
        4.2.3 SiBOC陶瓷先驱体及其干凝胶的制备
        4.2.4 SiBOC先驱体干凝胶的表征
    4.3 SiBOC陶瓷先驱体的陶瓷化性能研究
        4.3.1 B含量对SiBOC先驱体干凝胶陶瓷产率的影响
        4.3.2 SiBOC先驱体干凝胶高温结构演变
        4.3.3 裂解温度对SiBOC陶瓷结构的影响
    4.4 本章小结
第5章 碳纤维改性SiBOC先驱体陶瓷基复合材料的制备与表征
    5.1 引言
    5.2 CF-PEI-g-GO/SiBOC复合材料的制备
    5.3 CF-PEI-g-GO/SiBOC复合材料的微观结构表征
    5.4 CF-PEI-g-GO/SiBOC复合材料的力学性能
    5.5 CF-PEI-g-GO/SiBOC复合材料的热性能与高温稳定性
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间申请的专利
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[3]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)
[4]纤维增强陶瓷基复合材料概述[J]. 史国普.  陶瓷. 2009(01)
[5]连续纤维增韧陶瓷基复合材料可持续发展战略探讨[J]. 张立同,成来飞.  复合材料学报. 2007(02)
[6]碳纤维复合材料在航空航天领域的应用[J]. 林德春,潘鼎,高健,陈尚开.  玻璃钢. 2007(01)
[7]碳纤维复合材料在航空航天领域的应用[J]. 林德春,潘鼎,高健,陈尚开.  玻璃钢. 2007 (01)
[8]连续纤维增强陶瓷基复合材料概述[J]. 何新波,杨辉,张长瑞,周新贵.  材料科学与工程. 2002(02)



本文编号：3606654