水性环氧树脂碳纤维上浆剂的研制与性能分析

通过对环氧树脂进行亲水化改性,使其具有水溶性,再分散制成合适浓度的水性环氧树脂上浆剂,对聚丙烯腈基碳纤维进行上浆.测试上浆剂的性能,观察碳纤维上浆前后纤维的表面形态,并测试纤维的耐磨性、毛丝量及界面剪切强度的变化.结果表明:使用该水性环氧树脂上浆剂上浆后,碳纤维表面形成柔韧光滑的浆膜,耐磨性能提高91.6%,毛丝量减少...     

碳纤维上浆剂的开发和研究进展

在碳纤维生产过程中,上浆是一道重要的工序,上浆剂在碳纤维的性能方面扮演着重要的角色。首先介绍了碳纤维上浆剂的类型、合成方法及上浆工艺,然后重点阐述了上浆剂对碳纤维表面及复合材料的影响。已有研究结果表明:上浆后碳纤维表面形成一层光滑、连续、平整的薄膜,使其耐磨性、毛丝量都有所改善;上浆碳纤维与基体树脂不易剥离,增强了碳纤维层间剪切的强度。     

上浆量对碳纤性能的影响

采用动态接触角测试仪(DCAT)、悬垂度测试仪(ZTD-1)和复合材料层间剪切强度(ILSS)等研究了上浆量对碳纤维表观状态、表面能、直挺度及复合材料界面性能的影响。实验结果表明:适宜的上浆量有助于改善碳纤维表面性能以及与树脂基体的界面结合性能。     

氨化处理对碳纤维表面性能及其复合材料的影响

利用多乙烯多胺溶液作为涂层液,涂覆在碳纤维表面,然后在600℃热处理30 s,水洗后烘干.采用原位红外光谱仪(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、接触角测定仪研究氨化处理前后碳纤维表面组成、形貌以及浸润性的变化.发现碳纤维经过氨化处理之后其表面形成了氨基官能团且氨基官能团以酰胺类形式存在,表面微小凸起减少,与环氧树脂和水的接触角分别降低了22%和32%.用三点短梁法研究碳纤维处理对复合材料层间剪切强度的影响.发现热处理可使复合材料的层间剪切强度提高6.65%;而氨化处理可使复合材料的层间剪切强度提高24%.力学数据表明氨化处理不会影响碳纤维强度.     

环境湿度对常压等离子体处理拒水纤维效果的影响

针对常压等离子体处理过程中水分存在的问题,在空气相对湿度分别为5%、65%和95%时,对超高模量聚乙烯进行常压等离子体处理,测定处理前后纤维的静态接触角以及纤维与树脂间的层间剪切强度,采用原子力显微镜和X射线光电子能谱探测纤维表面的变化。结果表明,处理后纤维表面粗糙度、含氧基团和纤维与树脂间的层间剪切强度增加,静态接触角减小,纤维强度不变。随着环境湿度的增加,纤维静态接触角的减少和纤维与树脂间的层间剪切强度的增加不明显,从而说明在常压等离子体处理拒水性纤维的过程中,空气中的水分有助于提高其处理效果,但不显著。     

环境湿度对常压等离子体处理拒水纤维效果的影响

针对常压等离子体处理过程中水分存在的问题,在空气相对湿度分别为5％、65％和95％时,对超高模量聚乙烯进行常压等离子体处理,测定处理前后纤维的静态接触角以及纤维与树脂间的层间剪切强度,采用原子力显微镜和X射线光电子能谱探测纤维表面的变化.结果表明,处理后纤维表面粗糙度、含氧基团和纤维与树脂间的层间剪切强度增加,静态接触...     

氨化处理对碳纤维表面性能及其复合材料的影响

利用多乙烯多胺溶液作为涂层液,涂覆在碳纤维表面,然后在600℃热处理30s,水洗后烘干。采用原位红外光谱仪（FT-IR）、原子力显微镜（AFM）、接触角测定仪研究氨化处理前后碳纤维表面组成、形貌以及浸润性的变化。发现碳纤维经过氨化处理之后其表面形成了氨基官能团并且氨基官能团以酰胺类形式存在,表面微小凸起减少,与环氧树脂和水的接触角分别降低了22%和32%。用三点短梁法研究碳纤维处理对复合材料层间剪切强度的影响。发现热处理可使复合材料的层间剪切强度提高6.65％;而氨化处理可使复合材料的层间剪切强度提高24％。力学数据表明氨化处理不会影响碳纤维强度。     

碳纤维表面结构对CFRP层间力学性能的影响

本文用Ｘ射线光电子能谱分析了不同电解质电化学氧化后碳纤维的表面基团，探讨了碳纤维表面结构对碳纤维复合材料的层间剪切强度的影响规律。结果表明，层间剪切强度与碳纤维表面Ｃ＝Ｏ的数量间呈非线性相关关系，与Ｃ＝Ｏ类呈不显著的线性相关关系，与ＣＯＯＨ类和纤维表面含氧官能团的总数之间分别呈显著的线性相关关系。     

镀铜碳纤维丝束细观耐磨性的有限元仿真模拟

针对碳纤维丝束在织造过程中易出现断经和起毛的问题,提出在碳纤维丝束表面镀铜以提高丝束耐磨性。首先在Solidworks中建立树脂基碳纤维丝束细观模型,利用ABAQUS对开口时碳纤维丝束与镀铜综丝眼之间的滑动摩擦损伤进行仿真模拟,并运用纤维复合材料渐进损伤失效模型进行损伤演化分析;将树脂基碳纤维丝束改为镀铜碳纤维丝束,通过拉伸模拟验证了丝束模型的可行性,运用Archard模型对镀铜碳纤维丝束进行耐磨性仿真模拟;最后在ABAQUS中模拟仿真纤维的硬挺度。结果表明:当镀铜层厚度为1.0 μm时,仿真预测的镀铜碳纤维丝束耐磨次数约是上浆碳纤维丝束(上浆率为0.32%、浆液质量分数为3%)耐磨次数的2倍;在碳纤维丝束表面镀0.5~1.0 μm的铜层时具有良好的可织性。     

热处理温度对高强高模型PAN基碳纤维性能影响

以大直径高强中模型PAN基碳纤维为原料,经高温热处理得到高强高模型PAN基碳纤维,研究热处理温度对所得高强高模型PAN基碳纤维表面形貌和表面粗糙度、化学组成及表面活性、表面自由能,以及其增强树脂基复合材料(CFRP)单向层压板的层间剪切强度的影响,结果发现:与高强中模型PAN基碳纤维相比,高温热处理后,所得高强高模型PAN基碳纤维表面形貌与其相似,只是表面粗糙度随热处理温度的增加而略有降低;当热处理温度超过1 700℃后,纤维中的Si元素基本分解;表面活性随热处理温度的增加而逐渐降低;表面自由能变化不明显;CFRP单向层压板的层间剪切强度随热处理温度的增加而逐渐降低。