T300碳纤维的表面处理及力学性能研究
发布时间：2022-01-06 07:06
随着新型产业的发展,碳纤维材料因其优异的力学性能,并且具有轻质、耐腐蚀、耐高温等特点,在航空航天、轨道交通、风力发电、医疗器械等领域得到广泛应用。但碳纤维表面较光滑,表面基团少,制备复合材料时界面粘结性能差,同时,碳纤维伸长率低,在织造过程中容易因为反复弯曲和摩擦发生断裂。因此需要对碳纤维进行表面处理,增加纤维表面活性,提高表面粗糙度,改善碳纤维增强环氧树脂复合材料的界面性能;同时通过上浆等手段提高碳纤维束的集束性,进而提高其织造性能。本课题旨在采用聚吡咯、碳纳米管及水性环氧树脂上浆剂对碳纤维单丝、碳纤维束、碳纤维织物三种不同尺度的碳纤维材料进行表面处理,并制备复合材料,研究处理前后碳纤维材料的性能变化,具体研究内容和结论如下:第一部分,分别用聚吡咯和聚吡咯-碳纳米管处理碳纤维单丝,并对处理前后碳纤维单丝的界面剪切性能、表面形貌、表面化学性质等进行测试和分析。结果表明:三氯化铁的添加使吡咯形成聚吡咯,并很好地沉积在碳纤维表面;经过聚吡咯和聚吡咯-碳纳米管处理后的碳纤维单丝界面剪切强度较未处理相比分别提高35.8%和55.7%;扫描电子显微镜（SEM）图像分析结果可以看出碳纤维表面被聚吡...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳纤维单丝直径的测量：（a）测试
东华大学硕士学位论文2碳纤维单丝的表面处理及性能122.1.3碳纤维直径的测量随机从碳纤维束中分离出10根长度约为5cm的碳纤维单丝，将其两端固定在载玻片上并盖上盖玻片，小心放置在偏光显微镜（NikonECLIPSELV100PDL）下进行观察，如图2.1所示。显微镜放大倍数设定为40倍，每根单丝随机抽取10个不同的部位进行测量，计算10根碳纤维单丝直径的平均值，作为碳纤维的最终直径。（a）（b）图2.1碳纤维单丝直径的测量：（a）测试环境；（b）碳纤维单丝在显微镜下的照片2.1.4碳纤维去浆碳纤维表面原有的浆料可能会对实验结果产生影响，因此在对碳纤维进行表面处理前，需先对碳纤维进行去浆处理。如图2.2所示，本研究中去浆采用丙酮回流法在通风橱中进行，首先将碳纤维放置在索氏提取器中，再在底部的圆底烧瓶中加入丙酮溶液，75℃下回流6个小时，除去碳纤维表面的浆料和杂质，随后将碳纤维用去离子水清洗干净，在温度设置为80℃的烘箱中干燥6个小时，得到去浆后的碳纤维备用，把从其中抽取出的碳纤维单丝记为CF。图2.2碳纤维去浆处理
东华大学硕士学位论文2碳纤维单丝的表面处理及性能122.1.3碳纤维直径的测量随机从碳纤维束中分离出10根长度约为5cm的碳纤维单丝，将其两端固定在载玻片上并盖上盖玻片，小心放置在偏光显微镜（NikonECLIPSELV100PDL）下进行观察，如图2.1所示。显微镜放大倍数设定为40倍，每根单丝随机抽取10个不同的部位进行测量，计算10根碳纤维单丝直径的平均值，作为碳纤维的最终直径。（a）（b）图2.1碳纤维单丝直径的测量：（a）测试环境；（b）碳纤维单丝在显微镜下的照片2.1.4碳纤维去浆碳纤维表面原有的浆料可能会对实验结果产生影响，因此在对碳纤维进行表面处理前，需先对碳纤维进行去浆处理。如图2.2所示，本研究中去浆采用丙酮回流法在通风橱中进行，首先将碳纤维放置在索氏提取器中，再在底部的圆底烧瓶中加入丙酮溶液，75℃下回流6个小时，除去碳纤维表面的浆料和杂质，随后将碳纤维用去离子水清洗干净，在温度设置为80℃的烘箱中干燥6个小时，得到去浆后的碳纤维备用，把从其中抽取出的碳纤维单丝记为CF。图2.2碳纤维去浆处理
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维复合材料在海洋中的应用[J]. 于礼玮,曹维宇. 化工新型材料. 2016(08)
[2]碳纤维增强PBT/SEBS复合材料的热力学性能[J]. 卢翔,黄锦涛,何光建,瞿金平. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
[3]碳纤维技术发展及应用分析[J]. 孙敏. 煤炭加工与综合利用. 2014(08)
[4]碳纤维及其复合材料在汽车行业的应用及展望[J]. 张方超,杨建忠,乔卉,王勇. 合成纤维. 2013(06)
[5]电磁屏蔽织物发展现状及其屏蔽效能评价[J]. 程岳超,赵晓明,王瑞,宋炳涛. 轻纺工业与技术. 2013(01)
[6]不同种类碳纤维上浆剂的研究[J]. 席玉松,李艳华,陈秋飞,张国良,李怀京. 高科技纤维与应用. 2011(06)
[7]聚乙二醇改性环氧乳液碳纤维上浆剂的研制[J]. 苏玉芹,汤冰洁,董安琪,肇研,张佐光. 复合材料学报. 2011(06)
[8]碳纤维复合材料在航天领域的应用[J]. 李威,郭权锋. 中国光学. 2011(03)
[9]Improved properties of carbon fiber paper as electrode for fuel cell by coating pyrocarbon via CVD method[J]. 谢志勇,金谷英,张敏,苏哲安,张明瑜,陈建勋,黄启忠. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(08)
[10]碳纤维树脂基复合材料发展现状及前景展望[J]. 唐见茂. 航天器环境工程. 2010(03)
硕士论文
[1]环氧改性水性聚胺酯的合成及其在碳纤维上胶剂中的应用[D]. 刘占清.北京化工大学 2012
本文编号：3571987
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳纤维单丝直径的测量：（a）测试
东华大学硕士学位论文2碳纤维单丝的表面处理及性能122.1.3碳纤维直径的测量随机从碳纤维束中分离出10根长度约为5cm的碳纤维单丝，将其两端固定在载玻片上并盖上盖玻片，小心放置在偏光显微镜（NikonECLIPSELV100PDL）下进行观察，如图2.1所示。显微镜放大倍数设定为40倍，每根单丝随机抽取10个不同的部位进行测量，计算10根碳纤维单丝直径的平均值，作为碳纤维的最终直径。（a）（b）图2.1碳纤维单丝直径的测量：（a）测试环境；（b）碳纤维单丝在显微镜下的照片2.1.4碳纤维去浆碳纤维表面原有的浆料可能会对实验结果产生影响，因此在对碳纤维进行表面处理前，需先对碳纤维进行去浆处理。如图2.2所示，本研究中去浆采用丙酮回流法在通风橱中进行，首先将碳纤维放置在索氏提取器中，再在底部的圆底烧瓶中加入丙酮溶液，75℃下回流6个小时，除去碳纤维表面的浆料和杂质，随后将碳纤维用去离子水清洗干净，在温度设置为80℃的烘箱中干燥6个小时，得到去浆后的碳纤维备用，把从其中抽取出的碳纤维单丝记为CF。图2.2碳纤维去浆处理
东华大学硕士学位论文2碳纤维单丝的表面处理及性能122.1.3碳纤维直径的测量随机从碳纤维束中分离出10根长度约为5cm的碳纤维单丝，将其两端固定在载玻片上并盖上盖玻片，小心放置在偏光显微镜（NikonECLIPSELV100PDL）下进行观察，如图2.1所示。显微镜放大倍数设定为40倍，每根单丝随机抽取10个不同的部位进行测量，计算10根碳纤维单丝直径的平均值，作为碳纤维的最终直径。（a）（b）图2.1碳纤维单丝直径的测量：（a）测试环境；（b）碳纤维单丝在显微镜下的照片2.1.4碳纤维去浆碳纤维表面原有的浆料可能会对实验结果产生影响，因此在对碳纤维进行表面处理前，需先对碳纤维进行去浆处理。如图2.2所示，本研究中去浆采用丙酮回流法在通风橱中进行，首先将碳纤维放置在索氏提取器中，再在底部的圆底烧瓶中加入丙酮溶液，75℃下回流6个小时，除去碳纤维表面的浆料和杂质，随后将碳纤维用去离子水清洗干净，在温度设置为80℃的烘箱中干燥6个小时，得到去浆后的碳纤维备用，把从其中抽取出的碳纤维单丝记为CF。图2.2碳纤维去浆处理
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维复合材料在海洋中的应用[J]. 于礼玮,曹维宇. 化工新型材料. 2016(08)
[2]碳纤维增强PBT/SEBS复合材料的热力学性能[J]. 卢翔,黄锦涛,何光建,瞿金平. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
[3]碳纤维技术发展及应用分析[J]. 孙敏. 煤炭加工与综合利用. 2014(08)
[4]碳纤维及其复合材料在汽车行业的应用及展望[J]. 张方超,杨建忠,乔卉,王勇. 合成纤维. 2013(06)
[5]电磁屏蔽织物发展现状及其屏蔽效能评价[J]. 程岳超,赵晓明,王瑞,宋炳涛. 轻纺工业与技术. 2013(01)
[6]不同种类碳纤维上浆剂的研究[J]. 席玉松,李艳华,陈秋飞,张国良,李怀京. 高科技纤维与应用. 2011(06)
[7]聚乙二醇改性环氧乳液碳纤维上浆剂的研制[J]. 苏玉芹,汤冰洁,董安琪,肇研,张佐光. 复合材料学报. 2011(06)
[8]碳纤维复合材料在航天领域的应用[J]. 李威,郭权锋. 中国光学. 2011(03)
[9]Improved properties of carbon fiber paper as electrode for fuel cell by coating pyrocarbon via CVD method[J]. 谢志勇,金谷英,张敏,苏哲安,张明瑜,陈建勋,黄启忠. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(08)
[10]碳纤维树脂基复合材料发展现状及前景展望[J]. 唐见茂. 航天器环境工程. 2010(03)
硕士论文
[1]环氧改性水性聚胺酯的合成及其在碳纤维上胶剂中的应用[D]. 刘占清.北京化工大学 2012
本文编号：3571987
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