苯并噁嗪树脂基复合材料的制备及性能表征

本文采用氧等离子体对碳纤维表面进行活化,后用偶联剂接枝的方法对碳纤维表面进行处理。按照GB3357-82和GB3356-82,对复合材料层间剪切强度和弯曲强度进行测试并研究等离子体处理及偶联剂接枝对碳纤维/苯并噁嗪(Polybenzoxazine,PBOZ)复合材料界面粘接性的影响。通过XPS,SEM对碳纤维表面及复合材料断裂面形貌进行测试,分析界面粘接机制。研究表明,氧等离子体处理使碳纤维表面粗糙度和活性含氧基团含量增加,增加了纤维与树脂之间的粘接性;氧等离子体处理后再进行偶联剂接枝,碳纤维表面的含氧官能团增加,浸润性得到改善,提高了碳纤维/PBOZ复合材料界面粘接性能。     

芳纶纤维等离子体接枝改性处理研究

采用等离子体接枝对芳纶纤维表面进行改性处理,采用XPS、浸润性、界面剪切强度对等离子体接枝处理前后的表面组成、复合材料界面粘接性能等进行了研究,结果表明:等离子体接枝处理可以有效地提高芳纶纤维表面的极性官能团,增加与基体树脂-环氧树脂的浸润性,进而提高芳纶/环氧复合材料的界面粘接强度.     

等离子体射流载气流量大小对玻璃纤维改性效果影响的研究

通过大气压等离子体射流在玻璃纤维（GF）表面沉积氧化硅（SiO_x）纳米颗粒的方法改善玻璃纤维增强聚丙烯（GFRP）复合材料的界面结合性能,利用扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线光电子能谱等表征分析了改性纤维的表面形貌、化学成分、润湿性能和复合材料的界面结合性能,并考察了等离子体射流载气流量大小对GF改性效果的影响。结果表明,当载气流量为40 mL/min时,GF的改性效果最好,且此时GF的表面能相比对照组提高了43.18 %,GFRP复合材料的层间剪切强度提高了30.79 %;经过等离子体处理后,GF的表面粗糙度增大,极性官能团增多,复合材料的界面结合性能提升。     

等离子体处理对芳纶性能的影响

芳纶作为增强材料在复合材料中有广泛的应用,其界面性能是影响其复合材料界面粘结性能的重要因素。分别采用H2、空气低温等离子体对芳纶表面进行了处理。研究了等离子体表面改性后芳纶性能的变化。结果表明:经低温等离子体处理后纤维表面张力增大,由46.0mN·m-1增加到63.2mN·m-1;表面极性增强,极性分数由58.0%提高到69.9%,而纤维单丝断裂强度未有明显变化。     

国产T800S级碳纤维表面特性对复合材料界面性能影响研究

对两种国产T800S级碳纤维与进口T800S碳纤维表面特性及其复合材料界面性能的关联性进行了研究。通过扫描电镜（SEM）与原子力显微镜（AFM）对三种碳纤维的表面形貌与粗糙度进行了表征;采用X射线光电子能谱（XPS）对三种碳纤维表面化学官能团比例进行了分峰计算;通过碳纤维表面静态接触角对纤维表面浸润性进行了分析。制备并表征了碳纤维NOL环与单向复合材料的力学性能与微观破坏形貌,通过对比分析确定了影响复合材料界面性能的关键性因素,对复合材料界面性能的进一步提升具有指导意义。     

高性能纤维表面改性研究进展

高性能纤维具有优异的性能,广泛用于宇航和军事领域,但是其与树脂基体之间的界面粘接性能较差,复合材料的层间剪切强度较低。针对这一复合材料体系,全面论述了提高其性能的几种方法以及各种方法的优缺点,其中包括纤维表面接枝、偶联、聚合物涂层、冷等离子体、γ射线辐射和超声波处理等,同时介绍了改性纤维的性能表征方法。     

不同方法处理碳纤维增强PTFE复合材料性能的研究

采用两种不同的方法对碳纤维(CF)表面进行处理,一种是先以热空气对CF进行氧化处理,然后用偶联剂进行表面处理;另一种是先用聚四氟乙烯(PTFE)乳液对CF进行浸渍,后用等离子体进行表面处理。研究了不同方法、不同表面处理条件对PTFE/CF复合材料拉伸性能的影响,并应用扫描电镜对拉伸断口形貌进行了分析。结果表明,两种方法都能有效地提高CF与PTFE之间的界面结合力及PTFE/CF复合材料的拉伸性能。     

炭纤维表面处理对CF／PMR—15复合材料力学性能的影响

研究了炭纤维表面不同处理方法对复合材料力学性能的影响,采用等离子体和等离子体接枝技术对炭纤维表面进行处理后,CF／PMR－15复合材料的界面剪切强度与层间剪切强度均有所提高,随着界面状态的改善,界面剪切强度提高的幅度比层间剪切强度提高的大,本文为指导炭纤维的表面处理,评价处理效果,进一步预报复合材料的宏观性能打下了基础。     

芳纶纤维/AFR树脂复合材料界面粘结性能的研究

为了改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,合成了一种新型树脂(AFR)作为基体,以未经任何表面处理的芳纶纤维作增强材料,制备了芳纶纤维/AFR复合材料。采用测定表面能、接触角、层间剪切强度、横向拉伸性能和扫描电镜观察形貌等方法,从宏观和微观等方面研究了芳纶纤维/AFR复合材料的界面粘结性能。结果表明,AFR树脂与芳纶纤维有相近的表面能,AFR树脂溶液与芳纶纤维的接触角为42.8°,而环氧树脂(EP)与芳纶纤维的接触角为68°,说明AFR树脂对芳纶纤维的润湿性优于EP树脂;芳纶/AFR复合材料的层间剪切强度、横向拉伸强度和纵向拉伸强度分别为74.64MPa、25.34MPa和2256MPa,比芳纶/EP复合材料的相应强度分别提高了28.7%、32.5%和13.4%,其复合材料破坏面的形貌也说明芳纶纤维与AFR树脂之间的界面粘结性能较好。     

低温等离子体对PBO纤维表面的改性

采用硅烷偶联剂处理聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维,利用常压射频低温等离子体对PBO纤维进行了表面处理,通过扫描电镜、红外光谱、光学显微镜等研究了处理时间对PBO纤维表面官能团和表面形貌的影响规律,通过单丝拔出实验测定PBO纤维基复合材料的界面剪切强度。结果表明:经过常压射频低温等离子体处理后,PBO纤维的表面形成了大量的极性基团,表面产生明显的凹坑,PBO纤维与树脂的粘接性能提高50%,纤维的拉伸强度下降5%。     

碳纤维的等离子体表面处理技术研究进展

碳纤维表面所固有的疏水性和化学惰性制约了碳纤维复合材料的界面性能。等离子体表面处理技术通过刻蚀、清洁以及引入表面活性基团等作用,较好地解决了碳纤维表面与树脂基体的界面结合,提高了碳纤维复合材料的性能。主要综述了低温等离子体表面处理技术对碳纤维表面物理化学结构以及复合材料力学性能的影响方面的最新研究进展,并对其发展趋势进行了展望。     

低温氨气等离子体对芳纶表面的改性

采用氨气等离子体对芳纶表面进行改性,用X-射线光电子能谱、场发射扫描电子显微镜、力学性能测试等手段对改性前后纤维表面的元素组成、形貌及其拉伸强度进行表征,并进一步通过微脱黏方法分析了等离子体处理条件对芳纶/环氧树脂复合材料界面黏结强度的影响。结果表明:芳纶经表面改性后,其表面极性官能团、表面粗糙度均有所增加,同时与环氧树脂基体的界面黏结强度明显增加。     

芳纶平纹布表面预处理及其与天然橡胶的界面粘合性能

研究了自制芳纶表面改性剂A和胶粘剂类型对芳纶布/天然橡胶复合材料界面粘合性能的影响,并利用SEM分析了芳纶纤维改性前后的表面形貌和复合材料剥离界面形貌。结果表明,使用改性剂A处理的芳纶布、开姆洛克胶粘剂和天然橡胶制成的复合材料粘合强度达到了13.9kN/m,与未处理芳纶布相比提高了162%,较间苯二酚/甲醛/胶乳胶粘剂(RFL)的提高了61%;复合材料剥离界面微观形貌为橡胶撕裂和芳纶纤维劈裂共存;改性剂A对芳纶表面浸润良好,二者有一定程度的化学反应。     

陶瓷粉增强HDPE复合材料干摩擦性能

采用熔融共混注射法制备了陶瓷粉/高密度聚乙烯复合材料;研究了不同陶瓷粉加入量的复合材料在干摩擦(50、110 N)条件下的摩擦系数及磨损率,测试了复合材料的硬度及热稳定性能,并利用扫描电镜观察了陶瓷粉与基体的界面形貌及磨损表面形貌。结果表明:陶瓷粉的加入改善了复合材料的干摩擦性能;当陶瓷粉加入量为20%、载荷为110 N时,复合材料的摩擦系数比未添加陶瓷粉的高密度聚乙烯增大了11. 5%,而磨损率降低了38. 8%;复合材料的磨损机理由纯高密度聚乙烯的粘着磨损(50 N)或粘着磨损和疲劳磨损共存转变为磨粒磨损(110 N)。复合材料干摩擦性能的改善是由于陶瓷粉与基体具有良好的界面结合,陶瓷粉提高了复合材料的硬度及热稳定性。     

T700级炭纤维表面特性及其对复合材料界面性能的影响

以不同厂家生产的3种T700级炭纤维T700SC、UT500和CFT700为研究对象,采用SEM、AFM对纤维的表面形貌和粗糙度进行表征,通过表面/界面张力仪对炭纤维的表面能和浸润性能进行分析,然后对炭纤维/环氧618复合材料的层间剪切强度和断面形貌进行分析,以探讨炭纤维表面特性和浸润性能与复合材料界面性能的关联。结果表明,T700SC纤维表面光滑,粗糙度较小,UT500和CFT700纤维呈现表面沟槽状态,粗糙度较大。与T700SC纤维相比,UT500和CFT700纤维表面能更高,与环氧树脂具有更好的浸润性能。ILSS测试和断面分析结果表明,T700SC纤维复合材料ILSS为67.34 MPa,界面结合较差;UT500和CFT700复合材料ILSS分别为79.54 MPa和85.69 MPa,界面结合较好。炭纤维浸润性能与复合材料的宏观ILSS性能具有较好的一致性。     

碳纤维增强聚合物界面相的研究进展

碳纤维增强聚合物具有重量轻、强度高、模量高、耐高温等优良性能,在国防、航空航天和高端民用产品领域具有广泛的应用前景。本文主要综述了碳纤维增强树脂基复合材料的表面特性,包含碳纤维的表面形貌和粗糙度、碳纤维表面的化学成分等,叙述了碳纤维增强复合材料界面结合强度的表征方法,介绍了碳纤维的表面改性方法,包含氧化处理、等离子体处理及化学气相沉积法等。     

挤出-注塑制备黄麻增强PLA复合材料及其性能

通过挤出共混、造粒、注射成型的方式制备了黄麻纤维填充聚乳酸(PLA)复合材料,研究了复合材料的力学性能以及黄麻与PLA之间的微观界面形貌。结果表明:黄麻的加入,并没有很好地改善黄麻/PLA复合材料的拉伸强度和弯曲强度;碱处理后的黄麻与PLA之间的界面性能有所改善;碱处理黄麻的加入,改善了黄麻/PLA复合材料的断裂伸长率与冲击韧性。     

Kevlar织物的Ar等离子体表面改性工艺优化研究

本文采用正交试验设计的方法优化了Ar冷等离子体对Kevlar49 S500织物的表面改性工艺。研究了Ar冷等离子体处理工艺的气压、功率和处理时间等参数对Kevlar49 S500织物表面性质的影响,通过测定改性前后织物与环氧树脂复合的界面剪切强度,对处理效果进行评价。结果表明：工作气体压力的影响最显著,时间和功率的影响次之。最终获得了等离子体改性的最佳工艺条件70Pa、300W、2min,经该工艺处理后的Kevlar织物／环氧复合材料的层间剪切强度为40.8MPa,较未处理的34.6MPa提高了18％。     

原位生长SiC纳米纤维及其对C/C-ZrC复合材料耐烧蚀性能的影响

采用化学气相反应法在C/C复合材料上原位生长SiC纳米纤维,然后通过高温熔渗反应制备C/C-SiC-ZrC复合材料。通过XRD、SEM、等离子体烧蚀设备分别对其结构、形貌和耐烧蚀性能等进行分析研究。结果表明:C/C复合材料表面生长的SiC纳米纤维直径介于100 nm与1μm之间,最佳反应温度在1 500℃左右。等离子体枪烧蚀30 s后,C/C-ZrC复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为-0.32 mg/s和2.57μm/s;而C/C-SiC-ZrC复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为-0.24 mg/s和1.66μm/s,生长了SiC纳米纤维的C/C-ZrC复合材料展示了更优异的耐烧蚀性能。     

复合材料界面性能的单丝断裂实验研究

简要介绍了单丝断裂的实验方法,阐述了单丝断裂实验的结果分析方法以及实验结果与复合材料界面性能之间的关系,并综述了国内外学者在使用单丝断裂实验表征复合材料界面性能方面所取得的成果。综合上述研究成果表明,通过测量S型曲线、结合公式进行界面性能参数计算、观察断点形貌等方法,可对相关界面性能进行定性或定量判断。