干喷湿纺法PAN基碳纤维表面处理的研究

以碳酸氢铵为电解质,对干喷湿纺法PAN基碳纤维进行了连续表面处理。通过扫描电子显微镜（SEM）分析其微观结构,同时利用万能材料实验机研究碳纤维及其复合机理。结果表明,随着处理电流密度的增大,碳纤维抗拉强度呈降低趋势。电化学处理碳纤维,电流密度最佳范围应为43．6A·m-^2～54．4A·m^-2,且碳纤维表面官能团对提高复合材料的层间剪切强度起关键作用。     

电化学氧化处理对碳纤维及EP复合材料性能的影响

利用电化学氧化法对碳纤维（CF）进行表面改性处理,并将改性CF用于改性环氧树脂（EP）,研究了CF处理前后纤维复丝拉伸强度和EP／CF复合材料的力学性能。结果表明,氧化处理改善了CF与基体的粘结性;经电化学氧化处理后CF的表面羟基含量提高39．96％,羧基／酯基含量提高141．06％,活性碳原子数增加34．28％;随着氧化电流密度的增加,CF复丝的拉伸强度和复合材料的层间剪切强度均呈现先增大后减小的变化趋势,当电流密度为0．2A／m^2时,复合材料的层间剪切强度提高31．70％。     

沥青基短切碳纤维的表面臭氧改性对碳纤维/天然橡胶复合材料结构与性能的影响

研究沥青基短切碳纤维表面臭氧改性时间及碳纤维用量对碳纤维/天然橡胶（NR）复合材料结构与性能的影响。结果表明：随着臭氧处理时间的延长,碳纤维表面涂覆层逐渐减少直至消失,表面粗糙度明显增大,与NR的界面粘合明显改善;与添加未处理碳纤维的NR硫化胶相比,臭氧改性碳纤维/NR硫化胶的拉伸强度大幅提高;随着改性碳纤维（臭氧处理3.5 h）用量的增大,碳纤维/NR硫化胶的拉伸强度、拉断伸长率在碳纤维用量为5份时出现最大值; 添加5份改性碳纤维（臭氧处理3.5 h）可使NR硫化胶的初始分解温度提高10 ℃。     

阳极氧化对碳纤维及其复合材料性能影响的研究

对聚丙烯腈基碳纤维表面进行电化学氧化处理,用SEM扫描电镜、力学分析研究了阳极氧化对碳纤维表面形貌及力学性能的变化过程.结果表明：随着阳极氧化电流的增大,碳纤维表面沟槽缺陷逐渐消失,碳纤维力学性能先上升后下降,80 A氧化电流使碳纤维层间剪切强度提高变化15.3％、拉伸强度提高l2.1％;阳极氧化有利于提高碳纤维在热塑性材料中的粒径尺寸.     

体能训练器械引入改性碳纤维复合材料的性能测试研究

采用分子沉淀法在碳纤维表面接枝碳纳米管进行改性，制备了体能训练器械用碳纤维复合材料。对比分析了未改性和接枝改性碳纤维及其复合材料的显微形貌、拉伸性能和冲击性能。结果表明，碳纤维在接枝表面改性后，表面形成了含O和含N的官能团，且随着接枝层数增多，碳纤维表面接枝CNTs逐渐增多，未发生明显团聚。改性碳纤维的单丝拉伸强度、界面剪切强度会得到不同程度提高；经过接枝改性处理后，改性碳纤维复合材料的碳纤维复合材料的冲击形成功、裂纹扩展功和总冲击功都有不同程度提高，且随着接枝改性层数的增加，改性碳纤维复合材料的碳纤维复合材料的冲击形成功、裂纹扩展功和总冲击功都逐渐增大。接枝改性处理有助于提升碳纤维单丝和复合材料的力学性能。     

聚酰亚胺/滑石粉/碳纤维复合薄膜的界面性能研究

根据碳纤维表面性质和稀土元素独特的物理化学特性,采用稀土溶液(RES)表面改性方法对碳纤维进行表面改性处理,以改善聚酰亚胺/滑石粉/碳纤维(PI/talc/CF)复合材料的界面结合性能,从而有效地提高PI/talc/CF复合材料的力学性能。采用RES改性方法对碳纤维进行表面改性处理,制备出具有不同界面的PI/talc/CF复合材料。以PMDA-ODA型聚酰亚胺为研究对象,在制备的聚酰胺酸中加入不同量的滑石粉和不同RES浓度处理过的碳纤维这两者的混合物,通过5℃/min匀速升温工艺得到聚酰亚胺/滑石粉碳纤维复合薄膜。对制备的复合薄膜进行各种性能测试和结构表征。研究发现,经过RES处理过的碳纤维和滑石粉可以诱导聚酰亚胺分子围绕其结晶,碳纤维和聚酰亚胺之间界面结合良好。RES表面处理提高碳纤维与PI基体之间的界面结合性能,其中RES浓度为0.3wt%的改性处理方法最有效,拉伸强度提高了9.5%。     

改性纤维素纳米晶/水性聚氨酯防腐涂料的制备

采用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）对纤维素纳米晶（CNC）进行表面改性,通过原位聚合法将改性CNC与水性聚氨酯（WPU）交联复合,在交联剂三羟甲基丙烷（TMP）的协同作用下,合成高度交联的改性CNC/WPU复合材料。通过FTIR、XRD、SEM、拉伸试验、电化学极化曲线和EIS等测试来研究复合材料的结构及性能。结果表明,当TMP与质量分数为1.5 %的改性CNC共同添加时为最优化的条件,所得复合涂层表面致密,拉伸强度得到明显提高;涂层吸水率降低至6.0 %左右,耐水性能良好;腐蚀电流密度降到9.76×10-8 A/cm2,阻抗谱容抗弧半径达到3.15×107 Ω·cm2,盐水中浸泡168 h表面无明显变化,得到了综合性能优良的耐腐蚀涂料。     

碳纤维-环氧树脂复合材料的制备及力学性能表征

用低温等离子体技术对碳纤维针织物进行处理,将E-44环氧树脂基体与碳纤维织物进行复合,在温度为40℃、模压压力1.5 MPa条件下,采用模压成型法,加热1 h,保温2 h后,制备出碳纤维复合材料。测试了复合材料的拉伸性能、弯曲性能及压缩性能,得出经过等离子体处理后,碳纤维复合材料的纵向拉伸强度比改性处理前提高了31.12%,横向拉伸强度提高了40.61%;纵向弯曲强度提高了26.42%,横向弯曲强度提高了23.41%;纵向抗压强度提高了40.41%,横向抗压强度提高了29.74%。等离子体处理有利于碳纤维与树脂的结合,使得制备出的碳纤维复合材料的力学性能得到提高。     

POSS/GO复合接枝碳纤维/环氧树脂复合材料性能研究

在碳纤维表面逐层接枝多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）和氧化石墨烯（GO）后,将其用于增强环氧树脂（CF/EP）制得复合材料,采用扫描电子显微镜、接触角测试和X射线光电子能谱等研究了POSS和GO复合接枝碳纤维对CF/EP复合材料力学性能的影响。结果表明,POSS和GO可以显著提高碳纤维的表面活性和比表面积,改善树脂与碳纤维的浸润性、反应性和机械啮合作用,从而提高复合材料的界面性能和力学强度。相比未改性碳纤维复合材料,POSS/GO复合接枝改性碳纤维复合材料的层间剪切强度（ILSS）提高了98.3%,弯曲强度提高了95.7%。     

短碳纤维增强聚丙烯复合材料性能的研究

本文研究了单螺杆挤出机加工短碳纤维增强聚丙烯复合材料（ＣＦＲＰＰ）的性能。结果表明，经表面处理的短碳纤维与ＰＰ复合，得到的材料其拉伸强度、冲击强度和热变形温度有明显提高，成型收缩率显著减小、电性能与半导体相近。本文还结合拉伸断面的电镜照片，比较分析了表面处理前后短碳纤维增强ＰＰ复合材料力学性能的变化。     

Effects of surface treatment of carbon fiber: Tensile property,surface characteristics,and bonding to epoxy

In this article, effects of electrochemical oxidation and sizing treatment of PAN‐based carbon fibers (CFs) on the tensile properties, surface characteristics, and bonding to epoxy were investigated. As found, the electrochemical oxidation improves the tensile strength of single CF by 16.0%, due to weakening the surface stress concentration and smoothing the surface structure. Further sizing treatment shows a negligible effect on the tensile strength. Both oxidation and sizing treatments significantly improve the wettability and surface energies of CFs by introducing oxygen‐containing functional groups. Microbond test was conducted to characterize the interfacial shear strength (IFSS) between a single fiber and an epoxy droplet. The oxidation treatment increases IFSS slightly, which is due to the contradictory effects of the formation of chemical bonds between the resin and CFs, and the reduced mechanical interlocking. Further sizing treatment significantly enhances IFSS from 73.6 to 81.0 MPa, due to the formation of vast chemical bonds. Furthermore, the oxidation and sizing treatment can effectively reduce the degradation of IFSS to the hygrothermal ageing for the CF/epoxy system. POLYM. COMPOS., 37:2921–2932, 2016. © 2015 Society of Plastics Engineers     

氨气处理碳纤维 第II报 碳纤维表面和复合材料的性能

常压下,使碳纤维通过以氨气为气体介质的600℃热反应炉,反应停留时间为30s。采用三点短梁法和界面评价装置研究处理前后复合材料的层间剪切强度(ILSS)和界面剪切强度(IFSS),经氨气处理后二者分别提高了13.2%和32.1%。接触角测试结果表明:处理后碳纤维与水和环氧树脂的浸润性得到很大改善。采用扫描电子显微镜(SEM)研究处理前后碳纤维表面和复合材料断裂面形貌的变化,发现氨气处理对碳纤维表面形貌没有影响。力学性能测试数据表明,氨气处理不影响碳纤维的强度。     

沉淀剂对胶质溶液喷雾热解Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)固体电解质结构的影响(英文)

分别采用碳酸铵((NH4)2CO3,AC)和碳酸氢铵(NH4HCO3,AHC)作沉淀剂制备胶质溶液,利用胶质溶液喷雾热解制备纳米晶氧化钐掺杂氧化铈(Sm0.2Ce0.8O1.9,SDC)电解质粉末。通过X射线衍射、热重分析和扫描电镜表征粉末和陶瓷的结构和形貌,探讨沉淀剂对前驱体和SDC粉末形貌、粒径和结晶相的影响及作用机理。结果表明:通过AC途径制备的喷雾热解粉末呈球状,经700℃热处理后,得到的SDC粉末聚集体粒径小于0.5μm,具有很高的烧结活性,经1250℃烧结4h获得的陶瓷密度达到理论密度的96%;通过AHC途径制备的喷雾热解粉末经热处理后仍保持片状,相应的陶瓷呈多孔结构,只有理论密度的79%。     

mCS-GA聚合物电解质膜的制备及电生成巯基乙酸的应用

以戊二醛为交联剂,甘油为增塑剂,制备了壳聚糖(CS)-阿拉伯树胶(GA)改性聚合物电解质(mCS-GA)膜,单因素分析各组分对mCS-GA聚合物电解质膜抗水性能、机械性能等影响以确定膜的较佳配方。以FTIR测定膜的红外光谱,以扫描电镜观察膜表面和界面层的形态,以XRD分析膜组分的相容性,结果表明该聚合物薄膜各组分相容性好,含有 —COOH, —NH3＋官能团具有两性离子的特征,该膜能稳定存在于酸碱溶液中。膜特性研究表明mCS-GA聚合物电解质膜具有离子交换和选择性渗透能力,将其用作为电解还原制备巯基乙酸(TGA)电解槽中阴阳两室间的隔膜。实验结果表明,以巯基乙酸和二硫代二乙酸的混合液为阴极液,25%H2SO4作为阳极电解液,电流密度10mA/cm2,阴极室电还原产物巯基乙酸的电流效率达71.77%。     

BaSO4/TiO2复合颗粒制备及其光催化性质

通过三级膜分散沉淀法制备了BaSO4/TiO2复合颗粒,利用透射电镜和电子衍射对所得颗粒的结构进行了分析,并利用自行设计的紫外光催化氧化反应器对其光降解性质进行了研究. 结果表明,分步沉淀法可以有效地制备表面沉积TiO2的BaSO4/TiO2复合颗粒. Ti(SO4)2浓度及沉淀剂对复合颗粒表面的TiO2颗粒粒度、晶型和光降解性能有很大的影响. 提高Ti(SO4)2浓度和以NH4HCO3为沉淀剂有利于制备出光降解性能好的BaSO4表面包覆锐钛矿型TiO2的复合颗粒. 复合颗粒光降解甲基橙的动力学满足0级反应动力学.     

The effects of phenolic resin-derived PyC interlayers on microstructure and mechanical properties of Cf/SiC composites

A novel, easy and cost-effective way, infiltration and pyrolysis of phenolic resin solution, was exploited to prepare pyrolytic carbon (PyC) interlayers for carbon fiber/silicon carbide (Cf/SiC) mini-composites. X-ray photoelectron spectroscopy, dynamic contact angle measurement and scanning electron microscope were carried out to characterize chemical structure of carbon fibers (CFs), wetting properties between CFs and phenolic resin solution and microstructure of CFs and their composites, respectively. Remarkably, SEM results showed regulation of uniformity and thicknesses of PyC interlayer could be achieved through controlling the concentration of phenolic resin solution and oxidation condition of CFs. When CFs were treated by 10?min' oxidation with 40?mg/L ozone followed by dip-coating with 4?wt% phenolic solution, uniform PyC interlayer with approximately 120?nm were prepared on CFs. The corresponding Cf/SiC specimens had the largest increase in tensile strength and work of fracture with the improvement of 26.2% and 71.6% from the PyC-free case.     

多壁碳纳米管的改性及其复合材料的制备

用H2SO4/HNO3（体积比3∶1）对碳纳米管进行改性,结果研究表明：与原始碳纳米管相比,改性后的多壁碳纳米管的自身的分散性非常好,表面带有了更多的-OH和-COOH等官能团,碳纳米管在空气中的热稳定性明显下降,而且在碳酸氢铵与氨水和少量SDBS的混合溶液中分散稳定性更好。然后采用原位聚合的方法制备了多壁碳纳米管/碳酸铝铵复合材料,复合粉体的TEM和XRD表明改性后的多壁碳纳米管可以在碳酸铝铵粉体中进行良好的分散。     

从稀土矿泥氯化焙烧浸取液制备晶态碳酸稀土

以碳酸氢铵为沉淀剂,通过正交试验确定了从川西稀土矿泥氯化焙烧水浸液中制备晶态碳酸稀土的最佳制备条件．讨论了碳酸氢铵在沉淀过程中的作用、析出碳酸稀土的最低pH值、过饱和度及外加（NH4）2SO4等对晶态碳酸稀土生成的影响．经化学分析、X射线衍射及电镜确认制备的为条形晶态碳酸稀土．     

C型炭纤维阳极氧化处理及其增强ABS复合材料的研究

以NH4NO3为电解质,对C型通用级沥青基炭纤维在不同条件下进行阳极氧化表面处理,并通过SEM、力学性能测试等方法考察了纤维及其复合材料的性能,发现经氧化处理后,炭纤维表面粗糙度和含氧官能团如C-O、C=O、COOH等数目明显增大,CF/ABS复合材料的界面粘结性得到有效地改善;复合材料的拉伸强度、弯曲强度及模量有所提高,断裂形式由纤维拔出转变为纤维断裂。     

A small-angle X-ray scattering study and molecular dynamics simulation of microvoid evolution during the tensile deformation of carbon fibers

Small angle X-ray scattering and molecular dynamics simulation were used to study the microvoid evolution in carbon fibers (CFs) during tensile deformation. The stress–strain relation and the parameters of microvoids, such as the length, diameter, orientation angle and relative volume were measured. The results demonstrated that during the tensile deformation of CFs, (1) the microvoid volume increased gradually; (2) the microvoid orientation angle with respect to the fiber axis decreased; (3) the mean microvoid length statistically decreased; (4) the short range structure did not change while the bond length of partial C–C increased and the medium and long range structure became disordered; (5) the angle of partial C–C–C shifted to the small angle; (6) the increase of bond lengths and decrease of bond angles mainly appeared at stress concentration areas which were the key damage points. It was indicated that reasonable control of small microvoid growth and stress release could improve the performance of CFs.