石墨烯修饰玄武岩纤维织物增强热塑性复合材料摩擦性能研究
发布时间：2021-09-22 21:28
玄武岩纤维织物（BF）增强热塑性复合材料具有力学性能突出,无环境污染,耐磨,耐高温性强和易加工等优点,被广泛应用于军工、航空航天、化工、汽车电子及其它高技术领域。然而,玄武岩纤维表面光滑,没有活性基团,表面能低,导致玄武岩纤维与热塑性树脂之间的界面结合性能不好,进而影响了玄武岩纤维织物增强热塑性复合材料力学及摩擦性能。本文为了提高玄武岩纤维织物增强热塑性复合材料的界面结合性能,一是通过静电自组装方法将氧化石墨烯（GO）附着在BF表面,二是通过聚多巴胺/聚乙烯亚胺（PDA/PEI）共沉积法将GO沉积到BF表面,三是将聚乙二醇（PEG）水热法改性GO（PEG-GO）涂覆于BF表面,并分别研究了相应玄武岩纤维织物增强尼龙6（BF/PA6）复合材料的力学和摩擦性能改性规律。以下是具体的研究内容和结论:（1）采用简单绿色的静电自组装法,利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）处理BF后的带正电荷的BF-NH2和带负电荷的不同浓度的GO水溶液制备了GO-BF,FTIR、拉曼、XPS和SEM证实GO浓度为0.8g/L时GO均匀分布于BF表面。GO-BF与PA6树脂是通过叠层模压...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GO-BF反应机理图
GO-PDA/PEI反应机理图
中北大学学位论文17图2-3PEG-GO反应机理图Fig.2-3PEG-GOreactionmechanismdiagram2.3玄武岩纤维织物增强尼龙6复合材料的制备方法玄武岩纤维织物增强尼龙6复合材料是通过叠层模压法制备的。具体的步骤如下所述：首先，分别将将通过静电自组装法制备的GO改性玄武岩纤维织物、PDA/PEI共沉积法制备的GO改性玄武岩纤维织物和PEG涂覆法制备的GO改性玄武岩纤维织物与尼龙6薄片按照PA6-BF-PA6-BF-…-PA6-BF-PA6的顺序一层一层叠起来，尼龙6薄片和玄武岩纤维织物分别有20和19层。其次，将叠好的材料通过R-3221型热压机在180℃，1MPa预热10min和230℃，3MPa下15min可以模压制得GO-BF/PA6,GO-PDA/PEI-BF/PA6和PEG-GO-BF/PA6复合材料。作为对比，没有处理的玄武岩纤维织物增强尼龙6复合材料在相同工艺下被制备。最后，将上述制备好的复合材料裁剪成一定的尺寸。2.4表征与测试方法（1）傅立叶红外光谱测试(FT-IR)本实验中使用来自美国赛默飞公司的NicoletIS50型仪器对氧化石墨烯改性玄武岩纤维前后化学键进行表征，实验中扫描波长区间为500~4000cm-1。（2）拉曼光谱测试(Raman)本实验中使用英国雷尼绍公司的RenishawInvia型仪器对氧化石墨烯改性玄武岩纤
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]玄武岩纤维的性能及应用[J]. 魏晨,郭荣辉. 纺织科学与工程学报. 2019(03)
[3]基于碳纤维改性的复合材料性能优化[J]. 韩冰,严炎. 科技风. 2019(02)
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[5]碳纤维表面改性研究进展[J]. 杜帅,何敏,刘玉飞,李莉萍,张道海. 纺织导报. 2017(06)
[6]纳米Al2O3-碳纤维多尺度增强聚酰胺基复合材料的制备及力学性能[J]. 赖鹏辉,尹洪峰,张静,边晋石. 复合材料学报. 2018(03)
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[9]碳纤维表面改性方法及研究进展[J]. 张爱玲,郭婷婷,刘骥驰. 化工新型材料. 2016(10)
[10]碳纤维-环氧树脂复合材料的制备及力学性能表征[J]. 程燕婷,孟家光,刘青,张琳玫. 合成纤维. 2016(03)
博士论文
[1]碳纤维表面化学修饰及其与SiBCN陶瓷基体的界面结合特性[D]. 赵广东.哈尔滨工业大学 2017
[2]玄武岩纤维增强树脂基复合材料的高温性能研究[D]. 陆中宇.哈尔滨工业大学 2016
[3]石墨烯的制备、表征及其性能的研究[D]. 何冰.北京化工大学 2014
[4]石墨烯材料的化学调控、组装及其性能研究[D]. 陈武峰.中国科学技术大学 2014
[5]石墨烯的制备、表征及光电性质应用研究[D]. 许士才.山东师范大学 2014
[6]连续纤维增强热塑性复合材料制备及其性能的研究[D]. 方立.华东理工大学 2012
硕士论文
[1]玄武岩纤维表面纳米调控及其复合材料力学和摩擦磨损性能研究[D]. 王军杰.中北大学 2018
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[4]石墨烯对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料性能的影响[D]. 刘浏.长春工业大学 2016
[5]玄武岩纤维/聚醚醚酮复合材料的制备和性能研究[D]. 范悦.吉林大学 2015
[6]碳纤维织物增强尼龙6复合材料成型工艺及性能研究[D]. 吴玉霞.东华大学 2015
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[8]连续纤维增强PA6复合材料的制备及性能研究[D]. 孟令军.武汉理工大学 2013
[9]玄武岩纤维增强复合材料的制备及性能研究[D]. 朱钦钦.安徽工程大学 2013
[10]碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的成型工艺及力学性能研究[D]. 田琳娜.长春工业大学 2012
本文编号：3404403
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GO-BF反应机理图
GO-PDA/PEI反应机理图
中北大学学位论文17图2-3PEG-GO反应机理图Fig.2-3PEG-GOreactionmechanismdiagram2.3玄武岩纤维织物增强尼龙6复合材料的制备方法玄武岩纤维织物增强尼龙6复合材料是通过叠层模压法制备的。具体的步骤如下所述：首先，分别将将通过静电自组装法制备的GO改性玄武岩纤维织物、PDA/PEI共沉积法制备的GO改性玄武岩纤维织物和PEG涂覆法制备的GO改性玄武岩纤维织物与尼龙6薄片按照PA6-BF-PA6-BF-…-PA6-BF-PA6的顺序一层一层叠起来，尼龙6薄片和玄武岩纤维织物分别有20和19层。其次，将叠好的材料通过R-3221型热压机在180℃，1MPa预热10min和230℃，3MPa下15min可以模压制得GO-BF/PA6,GO-PDA/PEI-BF/PA6和PEG-GO-BF/PA6复合材料。作为对比，没有处理的玄武岩纤维织物增强尼龙6复合材料在相同工艺下被制备。最后，将上述制备好的复合材料裁剪成一定的尺寸。2.4表征与测试方法（1）傅立叶红外光谱测试(FT-IR)本实验中使用来自美国赛默飞公司的NicoletIS50型仪器对氧化石墨烯改性玄武岩纤维前后化学键进行表征，实验中扫描波长区间为500~4000cm-1。（2）拉曼光谱测试(Raman)本实验中使用英国雷尼绍公司的RenishawInvia型仪器对氧化石墨烯改性玄武岩纤
【参考文献】：
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[5]碳纤维表面改性研究进展[J]. 杜帅,何敏,刘玉飞,李莉萍,张道海. 纺织导报. 2017(06)
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[7]硅烷修饰的氧化石墨烯对碳纤维/BMI复合材料的界面改性研究[J]. 李伟,岳远志,朱婷婷,李强,任荣,何超. 高校化学工程学报. 2017(03)
[8]玄武岩纤维增强高密度聚乙烯的力学性能[J]. 冯宗东,吕云伟,高学敏,彭亮. 工程塑料应用. 2016(12)
[9]碳纤维表面改性方法及研究进展[J]. 张爱玲,郭婷婷,刘骥驰. 化工新型材料. 2016(10)
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博士论文
[1]碳纤维表面化学修饰及其与SiBCN陶瓷基体的界面结合特性[D]. 赵广东.哈尔滨工业大学 2017
[2]玄武岩纤维增强树脂基复合材料的高温性能研究[D]. 陆中宇.哈尔滨工业大学 2016
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[4]石墨烯材料的化学调控、组装及其性能研究[D]. 陈武峰.中国科学技术大学 2014
[5]石墨烯的制备、表征及光电性质应用研究[D]. 许士才.山东师范大学 2014
[6]连续纤维增强热塑性复合材料制备及其性能的研究[D]. 方立.华东理工大学 2012
硕士论文
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[2]玄武岩织物增强树脂基复合材料层板力学性能研究[D]. 张旭霞.天津工业大学 2017
[3]玻璃纤维织物增强聚丙烯复合材料浸渍机理及界面结合性能研究[D]. 张志成.北京化工大学 2016
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[9]玄武岩纤维增强复合材料的制备及性能研究[D]. 朱钦钦.安徽工程大学 2013
[10]碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的成型工艺及力学性能研究[D]. 田琳娜.长春工业大学 2012
本文编号：3404403
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