上浆剂与碳纤维和树脂间的竞争反应及其对复合材料界面性能的影响

发布时间：2022-10-18 19:03

　　碳纤维增强树脂基复合材料具有轻质、高强度、高模量等优异性能被广泛用于交通、体育、航空航天、能源等领域。但原始碳纤维表面能低,缺乏活性官能团,导致纤维与树脂间界面结合较弱。此外,碳纤维是脆性材料,在机械制造过程中出现起毛和单丝断裂等情况,降低碳纤维的强度,因此,在制备过程中会在碳纤维表面涂覆一层上浆剂,一方面可以保护碳纤维提高其加工能力,另一方面,可以增加纤维表面的活性官能团,改善复合材料的界面性能。尽管上浆剂在碳纤维表面改性方面取得了一定进展,但是在界面形成过程中,上浆剂的作用原理及规律,特别是上浆剂与纤维和树脂间的竞争反应机制尚未清楚。因此,本文选取树脂固化过程中的典型温度对碳纤维进行处理,研究上浆剂与碳纤维的化学反应程度及其对上浆剂和树脂间化学反应的影响,揭示了上浆剂与碳纤维和树脂间的化学反应的竞争协同机制,并进一步研究了竞争反应对复合材料界面粘结强度的影响。主要内容和结果如下:（1）参考环氧树脂的固化工艺,选取典型的温度对碳纤维进行处理,另外,根据树脂的固化温度对上浆剂和树脂混合物进行处理。结果表明,上浆剂与纤维间的化学反应程度随着处理温度的提高而增加,而上浆剂与碳纤维间高的化学... 

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 碳纤维及其表面改性
        1.2.2 上浆剂及其对碳纤维表面性能的影响
        1.2.3 树脂基体
        1.2.4 碳纤维树脂基复合材料界面
    1.3 论文研究目的及内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
    1.4 创新与特色
2 上浆剂与碳纤维和环氧树脂间竞争反应及其对复合材料界面性能的影响
    2.1 引言
    2.2 实验方案
        2.2.1 药品与仪器
        2.2.2 碳纤维及上浆剂的处理过程
        2.2.3 单丝复合材料的制备
        2.2.4 复合材料层板的制备
        2.2.5 表征测试
    2.3 上浆剂与碳纤维和环氧树脂间的竞争反应
        2.3.1 上浆剂与碳纤维间化学反应
        2.3.2 上浆剂与环氧树脂间化学反应
    2.4 竞争反应对单丝环氧复合材料界面性能的影响
    2.5 竞争反应对环氧复合材料宏观界面性能的影响
        2.5.1 复合材料的界面模量
        2.5.2 复合材料的层间剪切强度
        2.5.3 复合材料的动态力学分析
    2.6 小结
3 上浆剂中固化剂含量对环氧复合材料界面性能的影响
    3.1 引言
    3.2 实验方案
        3.2.1 药品与仪器
        3.2.2 上浆剂的制备及碳纤维的上浆处理
        3.2.3 表征测试
    3.3 固化剂含量对上浆剂反应性的影响
    3.4 上浆剂中固化剂含量对碳纤表面物理化学性能的影响
    3.5 固化剂含量对上浆剂与环氧树脂反应性的影响
    3.6 纤维与树脂间的界面剪切强度
    3.7 复合材料的界面模量
    3.8 小结
4 上浆剂与碳纤维和双马来酰亚胺树脂间竞争反应及其对复合材料界面性能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验方案
        4.2.1 药品与仪器
        4.2.2 碳纤维及上浆剂的处理过程
        4.2.3 单丝复合材料的制备
        4.2.4 复合材料层板的制备
        4.2.5 表征测试
    4.3 上浆剂与碳纤维和双马来酰亚胺树脂间竞争反应
        4.3.1 上浆剂与碳纤维间化学反应
        4.3.2 上浆剂与双马来酰亚胺树脂间化学反应
    4.4 竞争反应对双马来酰亚胺树脂基单丝复合材料间界面性能的影响
    4.5 竞争反应对双马来酰亚胺树脂复合材料宏观界面性能的影响
        4.5.1 复合材料的界面模量
        4.5.2 复合材料的层间剪切强度
        4.5.3 复合材料的动态力学性能
    4.6 小结
5 结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维在幼儿园体育器材方面的发展前景[J]. 朱凯利.  粘接. 2019(06)
[2]碳纤维复合材料在汽车上的应用和发展[J]. 王帅,王隆宇,李多,门立忠.  汽车实用技术. 2017(15)
[3]二次上浆处理对国产碳纤维可织性的影响[J]. 陈利,张雅璐,付成龙,吴宁.  天津工业大学学报. 2016(02)
[4]碳纤维的发展现状及开发应用[J]. 李建利,张新元,张元,王海涛,赵领航.  成都纺织高等专科学校学报. 2016(02)
[5]表面处理对碳纤维及其复合材料性能的影响[J]. 易增博,冯利邦,郝相忠,薛向军,郭玉雄.  材料研究学报. 2015(01)
[6]聚双马来酰亚胺的合成及应用研究进展[J]. 张丽珺,许云书.  材料导报. 2013(19)
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博士论文
[1]碳纤维表面处理及其复合材料性能研究[D]. 刘浏.长春工业大学 2019
[2]碳纳米管/碳纤维多尺度结构制备及其界面增强效果研究[D]. 梅蕾.哈尔滨工业大学 2010

硕士论文
[1]电泳沉积法制备CNT/CF及其复合材料界面微观力学行为的拉曼研究[D]. 陈师.东华大学 2016
[2]国产碳纤维二次上浆工艺及性能研究[D]. 张雅璐.天津工业大学 2016
[3]CF/EP复合材料界面引入碳纳米管提高其力学性能的研究[D]. 王杰.哈尔滨工业大学 2015



本文编号：3692880