碳纤维表面处理对生物骨水泥结合性能的影响

以碳纤维为增强材料对具有较高孔隙率的骨水泥进行补强,利用FTIR 、SEM和EDS对骨水泥的显微结构和碳纤维表面晶体组分进行了观察和分析.试验结果表明,硝酸氧化处理提高了骨水泥对碳纤维的浸润性和碳纤维的表面化学活性,增加了界面粘结性能,改善了骨水泥和碳纤维之间的界面结合.     

电子束固化复合材料界面

电子束固化复合材料界面粘结性能较低是急待解决的问题。利用阳极氧化技术和偶联剂涂层对碳纤维表面进行处理。处理前后的碳纤维表面性能利用SEM、XPS和接触角测试方法进行分析,通过层间剪切强度表征电子束固化复合材料界面粘结性能,并且与热固化复合材料进行对比。结果表明: 当碳纤维在酸性电解液中进行阳极氧化时,有利于提高电子束固化复合材料界面粘合性能,在碱性电解液中进行阳极氧化时, 则导致较低界面粘接性能。阳极氧化与偶联剂双重增效作用能够提高电子束固化复合材料界面粘合性能。     

偶联剂处理镀镍碳纤维/环氧树脂界面特性

采用硅烷偶联剂KH560对镀镍碳纤维进行偶联处理.通过扫描电镜、红外光谱、接触角测量和单丝复合体系多次断裂法测试研究对比偶联处理前后碳纤维的表面形貌、结构、润湿性能以及纤维/树脂体系的界面状态和粘结性能.结果显示:偶联处理后,镍镀层表面平整,羟基等表面极性基团增加,表面涂覆的KH560膜层完整;镀镍碳纤维/树脂界面的浸润性得到改善;镀镍碳纤维/环氧树脂的界面处没有气泡产生,断点两侧的脱粘现象减轻;单丝饱和断点数由46增加到65;镀镍碳纤维/环氧树脂的界面剪切强度由(34.87±2.23) MPa提高到(72.51±3.77) MPa.     

偶联剂处理镀镍碳纤维/环氧树脂界面特性

采用硅烷偶联剂KH560对镀镍碳纤维进行偶联处理。通过扫描电镜、 红外光谱、 接触角测量和单丝复合体系多次断裂法测试研究对比偶联处理前后碳纤维的表面形貌、 结构、 润湿性能以及纤维/树脂体系的界面状态和粘结性能。结果显示: 偶联处理后, 镍镀层表面平整, 羟基等表面极性基团增加, 表面涂覆的KH560膜层完整; 镀镍碳纤维/树脂界面的浸润性得到改善; 镀镍碳纤维/环氧树脂的界面处没有气泡产生, 断点两侧的脱粘现象减轻; 单丝饱和断点数由46增加到65; 镀镍碳纤维/环氧树脂的界面剪切强度由(34.87±2.23)MPa提高到(72.51±3.77)MPa。     

碳纤维电泳沉积碳纳米管对界面性能的影响

采用碳纳米管电泳沉积到碳纤维表面,达到改性碳纤维复合材料界面性能的目的.将羧基化的碳纳米管在十六烷基三甲基溴化铵的分散作用下制备成不同浓度的水溶液,在电场作用下,将碳纳米管电泳沉积到碳纤维表面.通过扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱以及动态接触角对处理前后的碳纤维的表面形貌、表面元素及浸润性进行表征.研究结果表明,经过电泳沉积碳纳米管后,碳纤维的表面粗糙度、表面极性官能团含量及表面能都有较大提高,纤维的浸润性得到提高.对复合材料的界面性能分析表明,复合材料的界面性能在经过处理后有很大提高,当碳纳米管的质量浓度为0.1%,界面剪切强度提高了72.93%.     

碳纤维表面处理对C/PLA复合材料界面粘结强度的影响(Ⅱ)

对硝酸表面处理前后碳纤维增强聚乳酸（Ｃ／ＰＬＡ）复合材料的界面状态进行了研究。重点研究了碳纤维的硝酸表面处理对Ｃ／ＰＬＡ复合材料界面粘结强度的影响以及粘结机理。研究表明,硝酸表面处理可使复合材料的界面粘结强度大幅度增加,复合材料的冲击强度、弯曲强度、弯曲模量和剪切强度亦有不同程度的提高。ＸＰＳ研究发现,央纤维与ＰＬＡ基体间有化学反应发生。界面化学反应程度的增加是复合材料界面粘结强度提高的主要原因;此外,碳纤维表面粗糙度的增加也对界面粘结强度的提高有一定的贡献。     

NiTi纤维表面处理及其树脂基复合材料的界面特性

NiTi纤维表面呈惰性,表面能低,NiTi纤维与树脂间界面粘结性差.为了提高界面性能,采用硅烷偶联剂、表面涂层和低温冷等离子体技术等方法对NiTi纤维表面进行处理,改善纤维表面的浸润性,达到纤维与树脂界面良好的粘结.对复合材料进行界面剪切强度的测定,并利用扫描电镜观察拔脱纤维表面形貌的变化.研究表明:NiTi纤维经不同方法处理后,纤维的浸润性和界面的粘结强度均有不同程度的改变,其中冷等离子体处理的纤维再经硅烷处理,其复合材料IFSS提高2.94倍,ILSS提高1.45倍,且纤维与树脂粘合较好.     

碳纤维的表面处理

本文综述了碳纤维的表面结构与性能 ,介绍了两种通用的碳纤维表面处理方法 :电化学氧化法和等离子氧化法 ;同时也总结了碳纤维表面处理对提高碳纤维 /树脂复合材料界面的粘接机理。     

碳纤维电化学氧化表面处理效果的动态力学热分析研究

利用动态力学热分析(DMTA)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对聚丙烯腈基(PAN)碳纤维电化学氧化表面处理效果进行了研究。研究结果表明,DMTA谱图中经电化学氧化处理的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)其损耗角正切(tanδ)较未处理的降低30％,玻璃化温度(T_g)与tanδ峰值的变化可以有效地表征PAN基碳纤维表面处理的效果。这一结论与SEM观察CFRP断口形貌的结果相符。经定量计算出的界面粘结参数A和α与CFRP的层间剪切强度(ILSS)所反映的碳纤维与树脂间界面粘结效果是一致的。同时,XPS表面化学分析表明,经电化学氧化处理后的碳纤维表面羟基含量提高55％及活性碳原子数增加18％,采用适当的处理条件可使CFRP的ILSS提高20％以上。      

碳纤维表面性能的研究

通过此表面、接触角、浸润性、表面能和表面基团的测定,本文较系统地研究了碳纤维表面性能。结果表明经处理后的碳纤维表面的浸润性、此表面、表面能与表面基团含量都增加。就浸润性而论,不论对环氧或水的接触角都随氧化处理时间增加而减少,浸润速度随氧化处理而上升,表面能随氧化处理而提高。特别是表面能中极性组份增加得较为显著,这与表面基团分折结果表明表面含氧极性基团随氧化时间增加而增加的结论是相一致的。另外表面基团含量化学分析的结果与XPS分析的结果基本上一致,因此可以用XPS表面基团分析来代替烦杂的化学分析方法。      

碳纤维镀铜的研究

通过对碳纤维表面预处理,然后使用混合添加剂,以化学镀的方法在碳纤维表面镀铜,该方法有效地解决了对碳纤维镀铜时经常发生的碳纤维束"黑心"问题.在实验中观察到整束碳纤维被均匀连续地镀上了铜.通过扫描电镜观察镀铜碳纤维的断面,可以看到镀层和碳纤维结合得很紧密.     

环氧树脂基体中碳纤维单丝及其界面的温敏效应

为探索树脂基碳纤维复合材料(CFRP)温敏效应的机理,针对环氧树脂基体中碳纤维单丝及正交搭接的碳纤维界面进行了温敏效应实验。实验结果表明碳纤维单丝具有NTC效应,其温敏曲线线性稳定,碳纤维单丝被树脂浸润后,由于树脂膨胀带动纤维在其轴向的伸长,使得树脂基中碳纤维单丝的NTC效应有所减弱;树脂基中碳纤维界面表现出非线性变化的PTC效应,温度越高,其界面电阻随温度变化的趋势越显著,树脂基碳纤维复合材料的温敏特性是树脂基体中碳纤维单丝及其界面的温敏效应协同作用的结果,相对于碳纤维本身而言,碳纤维界面对温度变化更敏感,在CFRP温敏效应中占主导地位。     

表面处理对碳纤维增强聚乳酸材料界面性能的影响

制备了碳纤维增强聚乳酸（C／PLA）骨折内固定材料，对碳纤维进行了浓硝酸表面处理。测量了C／PLA复合材料的力学性能，并通过XPS分析了表面处理前后碳纤维表面官能团的变化。结果表明，在复合材料界面区发生了某种酯化反应，这是其界面粘结性能得到改善的根本原因。     

链长对炭纤维/聚芳基乙炔复合材料界面性能的影响

采用在炭纤维表面接枝含有不同链长的偶联剂的方法, 研究了链长对炭纤维/聚芳基乙炔复合材料界面性能的影响。纤维和树脂的浸润性通过纤维表面能的测定以及纤维表面能和浸润性的讨论进行了评价。通过复合材料界面剪切强度测试以及断口形貌分析对炭纤维/聚芳基乙炔复合材料的界面性能进行了研究。结果表明, 随着炭纤维表面链长的增长, 炭纤维/聚芳基乙炔复合材料的界面粘结性能随之提高。界面粘结性能的提高主要归因于接枝于炭纤维表面的偶联剂的分子链和聚芳基乙炔树脂分子链发生了物理缠结作用, 并且这种缠结作用随着纤维表面分子链的长度的增加而增强。      

阴离子原位聚合碳纤维增强尼龙6界面的研究

碳纤维表面可接枝上高聚物活性官能团,以调节复合材料中纤维与树脂之间的界面效应,从而改善复合材料的性能,通过控制接枝高聚物的结构可以很好的设计具有预定性能的界面层。热处理对纤维的强度不会造成影响,其表面官能团含量在1h附近达到最大值。未经异氰酸酯接枝处理的碳纤维表面没有聚合接枝尼龙大分子,热处理后再经过异氰酸酯处理,能明显看到尼龙分子接枝到纤维表面。当聚合单体中不添加活化剂,纤维表面的树脂接枝率可达到18.8%;单体中添加0.003的活化剂(占单体摩尔比),碳纤维表面的尼龙6接枝率只有7.65%,这是单体基体与纤维界面反应竞争的结果。碳纤维表面对原位聚合生成的尼龙以及改性尼龙结晶有很大影响,碳纤维未接枝处理时表面形成的横晶比较少;碳纤维接枝处理后可以看见纤维附近存在大量晶体结构,结晶体密度高,有利于材料性能改良。     

炭纤维水泥石压敏传感器的温湿度补偿方法

介绍了适合混凝土结构局部压应力、 压应变状态监测的嵌入式炭纤维水泥石压敏传感器的概念及其传感原理, 并研究了环境温度和湿度两个因素对炭纤维水泥石压敏传感器零点输出的影响; 同时从传感器电路设计角度探讨了温度、 湿度的补偿方法及其在结构中的应用方式。研究表明: 炭纤维水泥石压敏传感器的零点输出对环境温度、 湿度的变化比较敏感, 温度、 湿度的最大影响分别约为6%和200%; 对炭纤维水泥石压敏传感器采用"测试-补偿"对耦设置构成的补偿电路可以消除因环境温度、 湿度以及极化作用产生的噪声信号对传感器零点输出的影响。      

碳纤维水泥基材料导电性与压敏性的试验研究

首先用正交试验研究了分散剂、消泡剂和水灰比对碳纤维水泥浆扩展度和水泥石导电性的影响,而后研究了碳纤维长度对水泥石导电性的影响,最后研究了复合6mm长碳纤维水泥石的压敏性.结果表明:碳纤维水泥石配合比决定了纤维和水泥粒子的分散性,也最终决定了材料的导电性;碳纤维长度越长、掺量越大,对水泥石导电性的改善效果越好,6 mm长碳纤维的渗流临界体积率在0.278%左右,而3 mm长碳纤维的渗流临界体积率在0.54%左右;一次压载至破坏前,复合有0.18%到0.5%碳纤维的水泥石的电阻率具有17%到35%左右的线性降低趋势,且处于渗流区的变化率大于处于过渗流区的情况.     

碳纤维增强镁基复合材料的界面研究进展

综合评述了碳纤维增强镁基复合材料的界面研究进展.介绍了碳纤维增强体的优点和两种不同的去胶方法,比较了不同的碳纤维涂层和基体成分对复合材料界面状态的影响,并对今后碳纤维增强镁基复合材料的研究方向进行了展望.     

碳纤维-玻璃纤维层内混杂单向增强环氧树脂复合材料拉伸性能

采用不同混杂比的碳纤维-玻璃纤维层内经向混编单轴向织物制备了混杂纤维增强环氧树脂复合材料, 研究了不同混杂结构和不同混杂比的碳纤维-玻璃纤维/环氧树脂复合材料拉伸性能的变化及破坏形式。0°拉伸结果表明:同种混杂织物的不同混杂结构中, 碳纤维相对集中的完全对齐结构强度最高, 不同混杂比织物的完全对齐结构强度相当;碳纤维-玻璃纤维/环氧树脂复合材料的模量遵循混合定律。90°拉伸结果表明:纤维与树脂间的界面结合强度为碳纤维/树脂>玻璃纤维/树脂, 碳纤维-玻璃纤维/环氧树脂复合材料的强度、模量与材料厚度方向上界面的不同形式(单一或交替界面、碳纤维或玻璃纤维的分布位置等)有关, 与碳纤维的含量基本无关。