CNTs/CF多尺度增强体连续化制备工艺及结构性能研究
发布时间:2022-02-19 18:35
本文采用实验室自行设计的连续化化学气相沉积(CVD)设备,实现了CNTs/CF多尺度增强体的连续化制备,完成了对连续化制备工艺的进一步优化。本文主要针对以下四个方面进行研究:(1)研究电化学阳极氧化(EAO)强度对碳纤维表面元素及官能团含量、纤维拉伸强度及CNTs/CF多尺度增强体表面形貌的影响;(2)分析催化剂颗粒的元素组成及相组成,探究硫元素掺杂形式;(3)优化催化剂体系,在催化剂前驱体中引入硫脲作为催化促进剂,探究促进剂及生长温度对CNTs/CF多尺度增强体表面形貌、单丝拉伸强度以及CNTs微观结构的影响;(4)改变碳纤维进丝速度以及生长气氛中H2与C2H2的比例,探究CVD工艺时间及生长气氛对CNTs/CF多尺度增强体表面石墨化程度、表面形貌及其拉伸强度的影响。经过对预处理碳纤维的表面成分与力学性能的研究可知:EAO处理会增加表面极性官能团含量,改变碳纤维表面各种化学元素的相对含量。高强度的表面氧化会导致碳纤维表面被严重刻蚀,造成大量缺陷出现在碳纤维表面从而导致其石墨结构疏松,影响碳纤维表面的石墨化程度,进而致使碳纤维强度降低。经过50C/g、100C/g及150C/g电化学处...
【文章来源】:山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】:88 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 碳纤维及其复合材料
1.2.1 碳纤维及其复合材料发展现状
1.2.2 限制因素及改进措施
1.3 CNTs/CF多尺度增强体增强复合材料
1.3.1 CNTs/CF多尺度增强体的制备工艺
1.3.2 CNTs/CF增强复合材料力学性能的增强机制
1.4 目前存在的问题
1.5 本课题研究目的与内容
第二章 实验材料及试验方法
2.1 技术路线
2.2 实验材料与设备仪器
2.2.1 实验材料
2.2.2 设备仪器
2.3 实验方法
2.3.1 碳纤维脱浆处理
2.3.2 碳纤维表面电化学阳极氧化处理及催化剂前驱体负载
2.3.3 催化剂还原及CNTs生长
2.4 测试及表征
2.4.1 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
2.4.2 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)
2.4.3 拉曼光谱分析(Raman)
2.4.4 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.4.5 X射线衍射分析(XRD)
2.4.6 热重分析(TG)
2.4.7 单丝拉伸强度测试
2.4.8 浸润性分析
第三章 碳纤维表面电化学氧化工艺研究
3.1 引言
3.2 电化学氧化对碳纤维表面元素的影响
3.3 电化学氧化对CNTs/CF多尺度增强体表面形貌的影响
3.4 电化学氧化对碳纤维拉伸强度的影响
3.5 本章小结
第四章 连续化碳纤维表面生长CNTs的催化剂体系优化
4.1 引言
4.2 生长温度对碳纤维表面生长CNTs的影响
4.3 硫脲浓度对碳纤维表面生长CNTs的影响
4.4 催化剂成分比例探究
4.5 生长温度及硫脲浓度对CNTs微观结构的影响
4.5.1 CNTs/CF多尺度增强体表面石墨化程度分析
4.5.2 CNTs微观结构分析
4.5.3 CNTs/CF多尺度增强体热氧化性能分析
4.6 本章小结
第五章 连续化碳纤维表面生长CNTs的工艺条件优化
5.1 引言
5.2 走丝速度对碳纤维表面生长CNTs的影响
5.2.1 走丝速度对多尺度增强体表面形貌的影响
5.2.2 走丝速度对多尺度增强体拉伸强度的影响
5.3 生长气氛对碳纤维表面生长CNTs的影响
5.3.1 生长气氛对多尺度增强体表面形貌的影响
5.3.2 走丝速度对多尺度增强体拉伸强度的影响
5.4 CNTs/CF多尺度增强体浸润性分析
5.5 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的科研成果
参与的科研项目
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】:
期刊论文
[1]碳纳米管增强镁基复合材料导热性能研究[J]. 杜文博,侯江涛,孟繁婧,李淑波. 中国材料进展. 2020(01)
[2]CNT-CF/水泥基材料导电性能研究[J]. 左俊卿,房霆宸,廖刚. 硅酸盐通报. 2019(12)
[3]碳纤维增强树脂基复合材料的应用现状分析[J]. 张君红. 建材与装饰. 2019(30)
[4]碳纤维表面改性研究进展[J]. 战奕凯,赵潜,李莉萍,刘玉飞,龚勇吉,何敏. 工程塑料应用. 2019(10)
[5]纤维增强复合材料在汽车覆盖件中的应用[J]. 叶辉,刘畅,闫康康. 吉林大学学报(工学版). 2020(02)
[6]碳纤维表面处理技术研究进展[J]. 周雪松,王亚东,匡培东,蒋爱云,张保丰. 合成纤维工业. 2019(04)
[7]早龄期CNTs增强水泥基复合材料的性能研究[J]. 花蕾,王刘芸. 硅酸盐通报. 2019(04)
[8]碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究[J]. 王铭辉. 现代商贸工业. 2019(08)
[9]江苏碳纤维产业发展之路探讨[J]. 任海玲,李旭红,徐琴平,孙然. 科技与经济. 2019(01)
[10]碳纤维复合材料汽车零部件开发与应用前景[J]. 孙鸿昌,张欣然. 化工设计通讯. 2018(12)
博士论文
[1]CNT/CF多尺度纤维固液润湿行为及其热塑性复合材料界面性能[D]. 王健.哈尔滨工业大学 2019
[2]碳纤维增强PPBES复合材料的界面改性研究[D]. 李楠.大连理工大学 2018
[3]碳纤维表面多尺度组元构筑及其复合材料界面性能研究[D]. 王彩凤.哈尔滨工业大学 2017
[4]碳纤维表面生长碳纳米管/碳纳米纤维及其增强复合材料的研究[D]. 范汶鑫.山东大学 2016
硕士论文
[1]碳布表面均匀生长碳纳米管的工艺优化及其增强复合材料的研究[D]. 路瑞佼.山东大学 2019
[2]碳纤维/碳布表面生长碳纳米管及其复合材料的研究[D]. 王兴辉.山东大学 2018
[3]连续化碳纤维表面生长碳纳米管及其结构性能研究[D]. 郑林宝.山东大学 2018
[4]碳纤维表面生长碳纳米管及其结构性能研究[D]. 陈铭.北京化工大学 2016
[5]碳纤维多尺度增强体的制备及其结构性能研究[D]. 赵永华.北京化工大学 2015
[6]电动汽车覆盖件轻量化的力学性能分析和研究[D]. 李丹阳.哈尔滨工业大学 2014
本文编号:3633412
【文章来源】:山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】:88 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 碳纤维及其复合材料
1.2.1 碳纤维及其复合材料发展现状
1.2.2 限制因素及改进措施
1.3 CNTs/CF多尺度增强体增强复合材料
1.3.1 CNTs/CF多尺度增强体的制备工艺
1.3.2 CNTs/CF增强复合材料力学性能的增强机制
1.4 目前存在的问题
1.5 本课题研究目的与内容
第二章 实验材料及试验方法
2.1 技术路线
2.2 实验材料与设备仪器
2.2.1 实验材料
2.2.2 设备仪器
2.3 实验方法
2.3.1 碳纤维脱浆处理
2.3.2 碳纤维表面电化学阳极氧化处理及催化剂前驱体负载
2.3.3 催化剂还原及CNTs生长
2.4 测试及表征
2.4.1 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
2.4.2 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)
2.4.3 拉曼光谱分析(Raman)
2.4.4 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.4.5 X射线衍射分析(XRD)
2.4.6 热重分析(TG)
2.4.7 单丝拉伸强度测试
2.4.8 浸润性分析
第三章 碳纤维表面电化学氧化工艺研究
3.1 引言
3.2 电化学氧化对碳纤维表面元素的影响
3.3 电化学氧化对CNTs/CF多尺度增强体表面形貌的影响
3.4 电化学氧化对碳纤维拉伸强度的影响
3.5 本章小结
第四章 连续化碳纤维表面生长CNTs的催化剂体系优化
4.1 引言
4.2 生长温度对碳纤维表面生长CNTs的影响
4.3 硫脲浓度对碳纤维表面生长CNTs的影响
4.4 催化剂成分比例探究
4.5 生长温度及硫脲浓度对CNTs微观结构的影响
4.5.1 CNTs/CF多尺度增强体表面石墨化程度分析
4.5.2 CNTs微观结构分析
4.5.3 CNTs/CF多尺度增强体热氧化性能分析
4.6 本章小结
第五章 连续化碳纤维表面生长CNTs的工艺条件优化
5.1 引言
5.2 走丝速度对碳纤维表面生长CNTs的影响
5.2.1 走丝速度对多尺度增强体表面形貌的影响
5.2.2 走丝速度对多尺度增强体拉伸强度的影响
5.3 生长气氛对碳纤维表面生长CNTs的影响
5.3.1 生长气氛对多尺度增强体表面形貌的影响
5.3.2 走丝速度对多尺度增强体拉伸强度的影响
5.4 CNTs/CF多尺度增强体浸润性分析
5.5 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的科研成果
参与的科研项目
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】:
期刊论文
[1]碳纳米管增强镁基复合材料导热性能研究[J]. 杜文博,侯江涛,孟繁婧,李淑波. 中国材料进展. 2020(01)
[2]CNT-CF/水泥基材料导电性能研究[J]. 左俊卿,房霆宸,廖刚. 硅酸盐通报. 2019(12)
[3]碳纤维增强树脂基复合材料的应用现状分析[J]. 张君红. 建材与装饰. 2019(30)
[4]碳纤维表面改性研究进展[J]. 战奕凯,赵潜,李莉萍,刘玉飞,龚勇吉,何敏. 工程塑料应用. 2019(10)
[5]纤维增强复合材料在汽车覆盖件中的应用[J]. 叶辉,刘畅,闫康康. 吉林大学学报(工学版). 2020(02)
[6]碳纤维表面处理技术研究进展[J]. 周雪松,王亚东,匡培东,蒋爱云,张保丰. 合成纤维工业. 2019(04)
[7]早龄期CNTs增强水泥基复合材料的性能研究[J]. 花蕾,王刘芸. 硅酸盐通报. 2019(04)
[8]碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究[J]. 王铭辉. 现代商贸工业. 2019(08)
[9]江苏碳纤维产业发展之路探讨[J]. 任海玲,李旭红,徐琴平,孙然. 科技与经济. 2019(01)
[10]碳纤维复合材料汽车零部件开发与应用前景[J]. 孙鸿昌,张欣然. 化工设计通讯. 2018(12)
博士论文
[1]CNT/CF多尺度纤维固液润湿行为及其热塑性复合材料界面性能[D]. 王健.哈尔滨工业大学 2019
[2]碳纤维增强PPBES复合材料的界面改性研究[D]. 李楠.大连理工大学 2018
[3]碳纤维表面多尺度组元构筑及其复合材料界面性能研究[D]. 王彩凤.哈尔滨工业大学 2017
[4]碳纤维表面生长碳纳米管/碳纳米纤维及其增强复合材料的研究[D]. 范汶鑫.山东大学 2016
硕士论文
[1]碳布表面均匀生长碳纳米管的工艺优化及其增强复合材料的研究[D]. 路瑞佼.山东大学 2019
[2]碳纤维/碳布表面生长碳纳米管及其复合材料的研究[D]. 王兴辉.山东大学 2018
[3]连续化碳纤维表面生长碳纳米管及其结构性能研究[D]. 郑林宝.山东大学 2018
[4]碳纤维表面生长碳纳米管及其结构性能研究[D]. 陈铭.北京化工大学 2016
[5]碳纤维多尺度增强体的制备及其结构性能研究[D]. 赵永华.北京化工大学 2015
[6]电动汽车覆盖件轻量化的力学性能分析和研究[D]. 李丹阳.哈尔滨工业大学 2014
本文编号:3633412
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3633412.html