碳纤维/双马复合材料中含有石墨烯过渡界面层的构建

发布时间：2022-02-26 14:12

　　碳纤维复合材料作为一种强度高、模量高、密度小、尺寸稳定等一系列优异性能的先进材料,已广泛应用于航空航天、军事工业和体育器材等前沿领域。对碳纤维复合材料的界面进行优化设计以提升复合材料的界面性能,良好的界面结合强度可以使载荷有效的从树脂基体传递到纤维增强体,增强复合材料的力学性能。为了在碳纤维/双马复合材料中构建含有石墨烯的过渡界面层,本文通过化学接枝和物理吸附的方法将氧化石墨烯（GO）和功能化氧化石墨烯（f-GO）引入到复合材料的界面层。通过FT-IR、XPS、AFM、SEM、接触角测试和层间剪切强度（ILSS）等手段,对复合材料界面层的结构和性能进行了表征分析。实验结果表明,采用化学接枝的方法成功将f-GO接枝到碳纤维表面,碳纤维接枝后的表面能提升了65.0%,利用接枝碳纤维制备的双马复合材料的ILSS提高了25.2%。通过将碳纤维浸润含有GO或MAH-GO的树脂胶液或水溶液的方法,在碳纤维表面吸附GO或MAH-GO以构建过渡界面层。当GO在水溶液和树脂胶液中的含量为0.05wt%时,复合材料的ILSS分别提高了30.9%和9.7%;当MAH-GO在胶液中的含量为0.2wt%时,复合... 

【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 碳纤维复合材料的界面理论
    1.3 碳纤维的表面处理
        1.3.1 碳纤维表面接枝改性
        1.3.2 碳纤维表面氧化处理
        1.3.3 碳纤维表面涂层
    1.4 氧化石墨烯的功能化及其在复合材料中的应用
        1.4.1 氧化石墨烯的功能化
        1.4.2 碳纤维/氧化石墨烯新型增强体的研究
    1.5 石墨烯对碳纤维/树脂基复合材料的改性研究
    1.6 本课题研究的内容及意义
第2章 实验部分
    2.1 主要原料
    2.2 主要实验设备
    2.3 实验方法
        2.3.1 氧化石墨烯的制备
        2.3.2 GO接枝碳纤维新型增强体的制备
        2.3.3 碳纤维复合材料的制备
        2.3.4 碳纤维浸润含有GO的溶液制备碳纤维/BMI复合材料
    2.4 表征测试方法
        2.4.1 光电子能谱测试（XPS）
        2.4.2 扫描电镜分析（SEM）
        2.4.3 原子力显微镜（AFM）
        2.4.4 傅里叶红外光谱分析（FT-IR）
        2.4.5 碳纤维表面能测试
        2.4.6 纤维增强复合材料层间剪切强度（ILSS）测试方法
第3章 氧化石墨烯化学接法枝碳纤维及其复合材料的研究
    3.1 氧化石墨烯表面的胺基功能化处理结构分析
        3.1.1 胺基功能化GO的XPS结果分析
        3.1.2 胺基功能化GO表面的FT-IR分析
    3.2 碳纤维表面处理的结构表征与分析
        3.2.1 XPS分析
        3.2.2 FT-IR分析
        3.2.3 接枝碳纤维的表面能分析
        3.2.4 接枝碳纤维表面的AFM分析
        3.2.5 接枝碳纤维表面的SEM分析
    3.3 接枝碳纤维及其双马复合材料的界面黏结性能
        3.3.1 接枝碳纤维及其双马复合材料的ILSS
        3.3.2 接枝碳纤维及其双马复合材料的断口形貌分析
    3.4 本章小结
第4章 碳纤维物理吸附GO及其双马复合材料的研究
    4.1 碳纤维物表面物理吸附GO及其双马复合材料的界面黏结性能
        4.1.1 碳纤维浸润含有GO和MAH-GO的树脂胶液
        4.1.2 碳纤维浸润含有GO的水溶液
    4.2 碳纤维复合材料的层间断口形貌分析
        4.2.1 碳纤维浸润含有GO和MAH-GO的树脂胶液制备的复合材料
        4.2.2 碳纤维浸润含有GO的水溶液制备的复合材料
    4.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]A Novel Multiscale Reinforcement by In-Situ Growing Carbon Nanotubes on Graphene Oxide Grafted Carbon Fibers and Its Reinforced Carbon/Carbon Composites with Improved Tensile Properties[J]. Yunyu Li,Ling-jun Guo,Ya-wen Wang,He-jun Li,Qiang Song.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(05)
[2]碳纤维/氧化石墨烯多尺度增强体的制备与表征[J]. 赵永华,马兆昆,宋怀河,陈铭,周正刚.  材料研究学报. 2016(03)
[3]用化学气相沉积法在碳纤维表面连续涂覆玻纤的研究[J]. 武志云,史心锋.  天津纺织科技. 2015(04)
[4]原子力显微镜测量碳纤维形貌及粗糙度的方法[J]. 高瑞玲,范洪涛.  科技创新与应用. 2014(35)
[5]化学接枝对碳纤维结构及性能的影响[J]. 张海生,王源升,任小孟,臧真娟.  功能材料. 2014(03)
[6]碳纤维多尺度增强体的研究进展[J]. 王雪飞,张永刚,陈友汜,钱鑫,江驰,宋晨,杨建行.  高科技纤维与应用. 2013(05)
[7]偶联剂处理镀镍碳纤维/环氧树脂界面特性[J]. 熊成,付春娟,刘建华,于美,李松梅.  复合材料学报. 2013(03)
[8]石墨烯改性对环氧树脂/碳纤维复丝拉伸性能的影响[J]. 陈建剑,俞科静,钱坤,曹海建.  合成纤维工业. 2012(06)
[9]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)
[10]石墨烯的功能化及其相关应用[J]. 黄毅,陈永胜.  中国科学（B辑:化学）. 2009(09)

博士论文
[1]废弃环氧树脂再生技术及应用研究[D]. 许文娇.东华大学 2011

硕士论文
[1]氧化石墨烯的制备与表征[D]. 邵桂林.东华大学 2012
[2]聚丙烯腈基碳纤维表面处理[D]. 王力勇.东华大学 2010



本文编号：3644638