γ射线辐照对高模量碳纤维及碳纤维/氰酸酯复合材料性能的影响

通过模拟空间γ射线辐照环境,采用⁶⁰Co-γ射线对高模量碳纤维及其增强的改性氰酸酯复合材料进行辐照,采用SEM和XRD对辐照前后的碳纤维及碳纤维/氰酸酯复合材料进行了分析和表征,研究了复合材料的质量损失率、拉伸性能及层间剪切强度随γ射线辐照剂量的变化规律。结果表明,γ射线辐照能增加碳纤维表面粗糙度;质量损失率随γ射线辐照剂量增大先增加后趋于平缓,但均小于1%;碳纤维/氰酸酯复合材料拉伸性能与层间剪切强度均随γ射线辐照剂量增大先提高后降低,在吸收剂量为5×10⁵ rad时出现最大值,拉伸强度为1 803 MPa,拉伸模量为243 GPa,层间剪切强度为72 MPa。     

60Coγ射线辐照对碳纤维表面及其复合材料层间剪切强度的影响

对60Coγ射线辐照处理的PAN 基碳纤维的力学性能、表面形貌及表面结构的变化和其与环氧树脂复合后层间剪切强度进行了初步的研究。60Coγ射线在1×102～ 1×103Gy 辐照剂量时, 使PAN 基中强碳纤维本身的力学性能显著提高; 使碳纤维表面的含氧官能团浓度和石墨化程度得以提高; 由此制备的碳纤维环氧复合材料的层间剪切强度SIL SS提高了31% 左右。而在辐照剂量≥1×104Gy 时, 由于辐照损伤及热效应, 使碳纤维的力学性能下降, 增加了表面的炭化及其撕裂程度,从而减小了碳纤维环氧复合材料的层间剪切强度SIL SS。     

Effects of Υ-ray irradiation on carbon fiber surface graft modification

为提高碳纤维／环氧树脂复合材料的界面粘结性能,采用7射线共辐照接枝方法对碳纤维表面改性,利用X光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、电子万能材料试验机,研究了在缩乙二醇丙酮溶液和环氧氯丙烷丙酮溶液中经200kGy剂量的Υ射线辐照接枝后,碳纤维的表面化学元素及官能团组成、表面形貌、复合材料剪切断面形貌及其层间剪切强度（ILSS）的变化。研究表明,缩乙二醇类接枝液的接枝效果较理想,碳纤维接枝率达7％;辐照处理碳纤维表面O／C比值和含氧官能团含量增加,以此制备的碳纤维／环氧复合材料的ILSS提高,最大提高率达31．2％;同时还发现辐照接枝后的碳纤维表面粗糙度增大。     

γ-射线辐照对碳纤维结构的影响

碳纤维（CF）经γ-射线辐照可以改善其与树脂复合的界面性能,从而提高复合材料的层间剪切强度（ILSS）。为了研究辐照改性CF的机理,采用X射线衍射（XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）、电子扫描电镜（SEM）等分析方法研究了CF经辐照后结构的变化。     

高能辐照下环氧树脂对腰形碳纤维的表面改性

利用高能射线共辐照接枝,在环氧树脂/丙酮溶液中对腰形截面碳纤维表面进行了处理.通过扫描电子显微镜(SEM)观察了纤维的表面及复合材料断口形貌的变化;利用浸润性测试方法分析了纤维表面能的变化;采用X射线光电子能谱(XPS)方法分析了纤维表面化学元素及官能团的组成;通过层间剪切强度(ILSS)表征了纤维增强环氧树脂复合材料的界面性能.结果表明,处理后碳纤维表面沟槽变深,氧元素和碳元素百分含量比(O/C)提高,表面能极性分量增加,ILSS最大可提高18.3%,达到91.3MPa.     

碳纤维γ射线辐照处理对其复合材料界面性能的影响

采用γ射线辐照方法对碳纤维（ＣＦ）进行改性,研究了辐照对ＣＦ增强复合材料层间剪切强度（ＩＬＳＳ）、ＣＦ复丝拉伸强度的影响,并使用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）、扭辫分析、微脱粘测试等分析方法,对ＣＦ的表面化学组成和复合材料界面粘合强度进行了表征。结果表明,辐照使ＣＦ表面与环氧涂层发生了化学反应,复合材料界面粘合强度提高,ＩＬＳＳ增大,ＣＦ本体拉伸强度未发生变化。     

γ-射线辐照Armos纤维对AFRC界面性能的影响

为改善Armos纤维和环氧树脂间的界面结合性能,采用对环氧树脂/丙酮溶液浸泡的Armos纤维进行γ-射线辐照改性处理,探索辐照剂量对其芳纶纤维增强复合材料(AFRC)界面性能的影响.研究结果表明:在辐照剂量200～1000kGy,AFRC的层间剪切强度(ILSS)和界面剪切强度(IFSS)均增加,且500kGy界面强度较未处理的提高幅度最大;经γ-射线辐照处理的芳纶纤维,表面氧含量有大幅度提高,使得纤维表面活性增大;辐照处理后纤维表面较未处理的纤维表面粗糙度有所增加;纳米硬度仪测试AFRC横断面纤维、界面和基体的纳米硬度,表明辐照可以提高复合材料的硬度.     

γ-射线辐照APMOC纤维对AFRP层间剪切强度的影响

采用γ-射线辐照方法对APMOC纤维进行改性处理．探索辐照条件对AFRP层间剪切强度（ILSS）的影响．结果表明,在低辐照剂量15－35kGy和高辐照剂量500kGy条件下,AFRP的ILSS的增加较大,辐照剂量率对ILSS影响不显著．     

接枝改性对F—12纤维及其环氧复合材料力学性能影响的研究

采用稀氢氧化钾溶液对Ｆ－１２纤维表面进行处理,将－ＣＯＯＫ基团引入到Ｆ－１２纤维表面,作为环氧氯丙烷接枝的引发剂,并分析了温度和时间对Ｆ－１２纤维拉伸到强度及其环氧复合材料层间剪切强度的影响。     

射线辐照接枝丙烯酸改性PVDF超滤膜

采用Co-60γ射线共辐照方法对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行接枝丙烯酸(AAc)辐照改性,研究了在一定辐照剂量下AAc体积分数对接枝率的影响,以期达到改善其亲水性的目的.试验表明,在吸收剂量为25 KGy时,接枝率在较低浓度时随AAc体积分数的增大而线性增大,AAc体积分数大于0.40后,接枝率基本不再变化;采用表面水接触角、全反射红外光谱(ATR-IR)分析了膜的表面性质及变化,采用扫描电子显微镜(SEM)观测了膜的表面形态.结果表明,辐照改性后膜表面接触角大幅下降,且随接枝AAc体积分数升高而降低;辐照改性后PVDF超滤膜表面膜孔数量减少,纯水通量降低,截留率提高.     

PBO纤维表面等离子体接枝改性研究

采用等离子体接枝改性方法对PBO纤维表面进行改性研究，利用AFM分析改性前后纤维表面的形貌变化，测试了改性前后纤维表面浸润性变化，并采用Microbond方法表征了纤维与树脂基体的界面IFSS。结果表明：等离子体接枝后纤维表面引入了活性基团，纤维浸润性改善；在100W、10min接枝条件下IFSS提高了75％。     

聚丙烯腈基碳纤维电化学改性机理研究

以NH4HCO3为电解质对碳纤维和石墨纤维进行电化学改性处理,通过SEM、WAXD、XPS对比分析了电化学改性对碳纤维和石墨纤维表面及本体结构的影响.结果表明电化学处理使碳纤维表面破坏严重,轴向沟槽消失,呈现出粗糙不平的表面,石墨纤维表面的轴向沟槽加深.电化学处理后二者的本体结构没有改变.从纤维内部结构分析了碳纤维电化学改性机理,杂原子的存在使碳纤维表面更易氧化刻蚀.     

沥青基炭纤维γ-射线改性对炭/ 炭复合材料力学性能的影响

为了提高沥青基炭纤维表面活性, 采用γ-射线辐照对沥青基炭纤维表面改性。用AFM、XPS 研究了γ-射线辐照改性后沥青基炭纤维表面结构的变化, 用浸润仪测定了改性前后沥青基炭纤维表面能的变化。研究了γ-射线辐照沥青基炭纤维对炭/ 炭复合材料力学性能的影响, 并用SEM 分析了炭/ 炭复合材料断口形貌。结果表明,γ-射线辐照使炭纤维表面含氧官能团和表面粗糙度增加, 提高了沥青基炭纤维的表面能; 降低了炭/ 炭复合材料孔隙率, 提高了炭/ 炭复合材料力学性能。     

表面氧化处理对碳纤维及其水泥石性能的影响

碳纤维与水泥石界面的粘接状况是影响碳纤维水泥石材料性能的关键因素之一，为此，通过测试碳纤维的表面浸润性以及碳纤维水泥石的力学性能，研究了经过NaClO氧化处理后，碳纤维表面性能以及碳纤维与水泥石界面粘结性能的变化．研究结果表明：碳纤维的氧化处理可以提高其表面对水的浸润性，改善碳纤维与水泥石的粘结界面，提高碳纤维水泥石的压敏特性。     

表面改性处理对气相生长碳纤维的微观结构影响

为了使气相生长碳纤维(VGCF)能更好地作为高分子基体的增强材料,采用双氧水和硝酸(H₂O₂和HNO₃)二步处理法、硅烷偶联剂处理法及H₂O₂和HNO₃处理后再用硅烷偶联剂处理的联用改性法分别对VGCF进行表面改性处理,研究表面改性对VGCF微观结构的影响。利用AFM、FTIR、TG和XRD比较分析了改性处理对VGCF的表面微观结构、官能团、热稳定性和晶格等的影响。结果表明：3种处理方法对VGCF晶格无明显影响;H₂O₂和HNO₃二步处理法能在纤维表面接枝羧基等含氧基团;硅烷偶联剂处理法能使纤维表面接枝硅氧烷低聚物;H₂O₂和HNO₃处理后再用硅烷偶联剂处理联用改性VGCF,能使其表面接枝上更多的硅氧烷低聚物,有利于提高VGCF与高分子材料的亲和性。     

硅溶胶改性碳纤维对碳纤维/环氧树脂复合材料界面性能影响

以硅烷偶联剂和正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体, 以固体酸-对甲苯磺酸为催化剂制备硅溶胶, 利用硅溶胶对碳纤维进行表面改性后, 以环氧树脂为基体, 制备碳纤维增强环氧树脂复合材料。利用SEM、 TEM、 万能试验机、 偏光显微镜等对表面改性前后的碳纤维形态、 力学性能及碳纤维/环氧树脂复合材料的界面性能进行表征, 研究了硅溶胶改性碳纤维对其复合材料界面性能影响。结果表明, 硅溶胶处理碳纤维后, 在碳纤维表面原位生成具有膜-粒结构的表面层, 改性后碳纤维的强度由2.41 GPa提高到3.00 GPa, 界面性能也得到了明显改善, 界面剪切强度(IFSS)提高了51.41%。     

苯酚电聚合膜修饰炭纤维表面对环氧基复合材料性能的影响

将连续炭纤维束用自制的空气梳分散成单丝状长带后, 通过采用循环伏安法的电化学方法将单体苯酚在炭纤维表面聚合成膜, 对炭纤维进行表面修饰, 以提高复合材料中炭纤维与树脂基体的界面粘结性能。红外光谱分析表明, 苯酚电聚合膜能够增加炭纤维表面的羟基、 醚键等活性官能团, 从而提高炭纤维与环氧树脂基体的界面粘结强度。与未进行表面修饰的炭纤维增强环氧树脂复合材料相比, 以聚苯酚膜修饰的炭纤维单丝带增强的环氧树脂基复合材料横向拉伸强度最大提高了90%, 纵向拉伸强度最大提高了45%, 层间剪切强度最大提高了110%。实验也表明, 将炭纤维束分散成炭纤维单丝带后能够更有效地增强复合材料的各项力学性能。