上浆剂对碳纤维增强尼龙66复合材料结构性能的影响

纤维表面上浆剂是复合材料界面性能乃至力学性能的重要影响因素.选用表面为环氧浆料的碳纤维(ERCF)和自配聚氨酯浆料的碳纤维(PUCF),分别与尼龙66(PA66)共混制备成碳纤维增强PA66复合材料(CFRPA66),并测试其相关性能.结果表明:在碳纤维体积分数相近时,由PUCF制备的CFRPA66比ERCF制备的CFRPA66拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度分别提高了18.7%,20.5%和5.7%.研究结果证明了聚氨酯上浆剂对碳纤维和PA66的界面有更好的增强效果.     

碳纤维表面处理对室温硫化硅橡胶复合材料性能的影响

以分别经α-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、浓硝酸、浓硝酸-KH550处理的短切碳纤维作为功能组分,制备室温硫化硅橡胶复合材料,研究了碳纤维处理方法对复合材料的力学性能、热性能和烧蚀性能的影响。结果表明,添加经浓硝酸-KH550连续处理碳纤维时,复合材料的性能最好;性能最佳复合材料的拉伸强度和撕裂强度分别为4.0 MPa和20.3 kN/m,起始分解温度提高到509.3 ℃,而线烧蚀率和质量烧蚀率分别降低至0.148 mm/s和0.062 g/s。     

电化学处理程度对碳纤维结构及性能的影响

采用质量分数为5%NH4HCO3溶液对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行不同程度的电化学处理。采用X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)表征电化学处理前后碳纤维表面化学成分和表面微观结构的变化规律。将碳纤维样品与环氧树脂制成复合材料,探究该复合材料的层间剪切强度(ILSS)。研究结果表明:经过3组电化学处理后,碳纤维表面含氧官能团增多、表面有序度下降、复合材料的ILSS提高1.94倍;继续经过3组电化学处理,碳纤维表面含氧官能团下降、表面有序度回升、复合材料的ILSS提高1.53倍;纤维表面含氧官能团含量越多,纤维的结构破坏程度越低,碳纤维/环氧树脂复合材料的ILSS越高。在大规模电化学处理碳纤维过程中,选择3组电化学处理碳纤维,既能大幅度改善碳纤维表面活性,又不会严重影响碳纤维的表面结构。     

碳纤维增强木粉／聚乙烯复合材料的制备及其力学性能

将短切碳纤维(SCF)与木粉(WF)、高密度聚乙烯(HDPE)塑料和其他添加剂共混、熔融复合后,用模压成型方法制备了短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料;将碳布放置于木塑板上下表面,经模压成型制备碳纤维布增强木塑(CFC/WF/HDPE)复合材料。研究了碳纤维用量对碳纤维增强WF/HDPE复合材力学性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对碳纤维进行表征。结果表明:与纯WF/HDPE复合材相比,碳纤维加入量为10%时,复合材料的力学强度提高幅度最大,拉伸强度和弯曲强度分别提高了8.4%和10.6%;当碳纤维加入量为6%时,复合材料的韧性提高幅度最大,断裂伸长率提高了25.9%,冲击强度提高了24.4%。使用丙酮清洗掉碳纤维表面的上浆剂后,其增强效果比未经过处理的碳纤维略有下降。与短切碳纤维相比,碳布的增强效果更好,与短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料相比,碳布平铺在木塑板表面的结构拉伸性能可提高62%,断裂伸长率提高148%,弯曲强度提高71%,冲击强度提高313%。     

碳纤维表面处理工艺对水泥基复合材料韧性影响

针对原状碳纤维与水泥基体界面粘结差,导致水泥基复合材料韧性低等问题,采用常温硝酸、80℃硝酸水浴、80℃混酸(硝酸40%+浓硫酸60%)水浴等3种工艺进行碳纤维表面处理,制备碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC);利用SANS万能试验机,测试其弯曲强度,并计算韧性指数;同时借助扫描电镜(SEM)分析处理后的碳纤维表面微观结构。研究结果表明:与含未经表面处理碳纤维CFRC相比,碳纤维经过表面处理后,CFRC的极限弯拉强度、跨中位移和韧性指数明显提高,其中经80℃混酸水浴后,其增幅分别达到42.2%、87.5%和128.8%;碳纤维表面微观结构发生变化,经80℃混酸水浴处理的碳纤维表面存在明显刻蚀痕迹,沟槽数量增加,有助于提高CFRC韧性。     

碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的制备与表征

提出一种表面接枝尼龙6的碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的制备方法并加以表征.通过对碳纤维表面的-COOH和-OH官能团进行异氰酸酯化并用己内酰胺稳定化,再将碳纤维加入到己内酰胺单体融体中,采用阴离子聚合方法制得表面接枝尼龙6的碳纤维/MC尼龙6原位复合材料.红外和热重分析都表明,碳纤维表面已接枝上异氰酸酯和己内酰胺.热重分析计算得接枝率为2.69%.用DSC研究复合材料的非等温结晶和熔融行为,结果表明碳纤维对基体尼龙6具有异相成核作用,并且结晶速度提高;碳纤维表面接枝的尼龙6在结晶前期对晶体生长有诱导和促进作用,而在结晶后期有位阻作用,使晶体的粒度变小,结晶的完善程度降低.拉伸实验表明,碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的拉伸强度与MC尼龙6相近.     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究：Ⅶ.碳纤维单…

研究了不同处理的碳纤维单丝在环氧树脂基栖中拉伸时的现象及界面剪切强度。拉伸时发现，氧等离子处理纤维的界面附近会出现明显的光弹现象，未处理纤维没有明显的单弹现象，而接枝纤维只在界面上有较弱的光弹线。由拉伸一纤维的平均断裂长度得知，氧等离子处理碳纤维界面结合强度已超过了基体树脂的自身强度，因而产生许多垂直于纤维轴向的裂缝。接枝纤维的界面结合强度，在拉伸时虽然也超过了基体树脂的自身强度，但并不产生垂直于     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅶ．碳纤维单丝受力状态下的界面结合状态

研究了不同处理的碳纤维单丝在环氧树脂基体中拉伸时的现象及界面剪切强度．拉伸时发现，氧等离子处理纤维的界面附近会出现明显的光弹现象，未处理纤维没有明显的光弹现象，而接枝纤维只在界面上有较弱的光弹线．由拉伸后纤维的平均断裂长度得知，氧等离子处理碳纤维界面结合强度已超过了基体树脂的自身强度，因而产生许多垂直于纤维轴向的裂缝．接枝纤维的界面结合强度，在拉伸时虽然也超过了基体树脂的自身强度，但并不产生垂直于轴向的裂缝，表现出优化界面的特征．     

纳米碳纤维/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备及其力学性能

为制备综合力学性能优异的纳米碳纤维(CNFs)增强聚合物复合材料,利用超声分散设备,采用1.6g/L的十二烷基酸钠(SDS)对纳米碳纤维进行表面处理,制备出不同纳米碳纤维质量分数的纳米碳纤维/聚二甲基硅氧烷复合材料.SEM和复合材料拉伸结果表明SDS分散处理在一定程度上能改善碳纳米纤维与基体的界面结合和分散情况,提高复合材料的拉伸性能.当纳米碳纤维的含量在3wt%左右时,复合材料的拉伸强度达到最大.动态拉伸结果表明对CNFs的表面处理能增加复合材料在动态变形时的内摩擦,且材料的动态力学性能稳定.     

碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的非等温结晶动力学

采用差示扫描量热(DSC)法,研究表面接枝聚己内酰胺链段的碳纤维(CF)/单体浇铸(MC)尼龙6原位复合材料,以及其在不同冷却速率下的结晶动力学特性;用Jeziorny法和Liu法对它们的非等温结晶动力学进行处理.结果表明,碳纤维对基体尼龙6的结晶有一定的促进作用,提高了结晶温度和结晶速率.表面接枝聚己内酰胺链段的碳纤维/MC尼龙6原位复合材料,比未接枝的碳纤维/MC尼龙6原位复合材料具有更高的结晶温度、结晶速率和更大的结晶度.     

稀土处理对碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料拉伸性能的影响

采用空气氧化、空气氧化后稀土改性和稀土改性对碳纤维表面进行处理,并研究了3种表面处理对碳纤维增强聚四氟乙烯(CF/PTFE)复合材料拉伸性能的影响.探讨了稀土含量对于复合材料拉伸性能的影响,并运用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料拉伸试件的断口进行分析.结果表明:稀土处理能够有效地提高碳纤维与聚四氟乙烯基体的界面结合力,从而提高CF/PTFE复合材料的拉伸性能.当稀土元素在表面改性剂中的质量分数为0.3%时,CF/PTFE复合材料的拉伸性能最佳.     

短碳纤维增强尼龙6复合材料的制备与研究

碳纤维复合材料是通过双螺杆反应挤出机复合制备,研究了复合材料的微结构和力学性能,碳纤维的扫描电镜照片显示,处理后的碳纤维较未处理碳纤维有更好的表面粗糙度。复合材料断面照片显示处理后的碳纤维和基体尼龙6材料有着很好的界面结合。复合材料的力学性能得到提高,其拉伸强度和拉伸模量分别提高了33%和50%。     

电化学脉冲腐蚀制备多孔硅微腔技术

基于电化学脉冲腐蚀方法,用正交实验法给出了制备多孔硅微腔较为理想的制备参数:脉冲周期为5 ms,占空比为5/10和上下各6个周期的Bragg镜面层,得到了半峰宽为6 nm的窄峰发射的多孔硅微腔.并用了以HF酸扩散为基础的多孔硅动态腐蚀机理对实验结果进行了解释,认为在用电化学脉冲腐蚀法制备多孔硅微腔的过程中,不但要考虑到HF酸对硅的纵向腐蚀(电流腐蚀),也要考虑到HF酸对多孔硅硅柱的横向腐蚀(浸泡腐蚀).     

碳纤维的电化学表面改性及其表面结构演变

采用电化学氧化法对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行表面改性,联用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS),表征了碳纤维表面物理化学结构。结合力学性能分析,评价了碳酸氢铵、氯化铵和硫酸铵三种电解质的改性效果,解释了碳纤维表面薄弱层产生的原因,分析了电化学改性碳纤维表面的机理。结果表明,在电化学改性过程中,碳纤维表面活性氧含量呈现梯形变化趋势,最高增幅达87.8%,而活性氮含量则不断增加直到饱和,可达到2倍增幅;相对于羧基等含氧基团,碳纤维复合材料(CFRP)层间剪切强度(ILSS)对胺基等含氮官能团更加敏感;当电解质中存在二价阴离子时,有利于减小碳纤维抗张强度的损失,甚至使其得到提高。     

超声表面滚压协同提高铸态AZ91镁合金的力学和腐蚀性能

镁合金具有低密度、高比强度等优势,是轻量化应用的优异结构材料。然而,相对于已经大规模工业应用的钢铁、钛合金和铝合金,镁合金铸件易腐蚀、绝对强度低、室温塑性差,成为限制其工业化应用的瓶颈。本文旨在采用超声表面滚压对铸态AZ91镁合金进行表面纳米化处理,以提高其力学性能和耐腐蚀性能。结果表明超声表面滚压在铸态AZ91镁合金表面制备出梯度纳米结构和光滑表面（Ra 0.036 μm）。超声表面滚压使得AZ91铸态镁合金样品的屈服强度和抗拉强度分别提高了55%和50%,表面硬度提高了24%,而断裂延伸率没有显著下降。超声表面滚压的AZ91镁合金样品在3.5wt% NaCl水溶液中具有良好的耐腐蚀性。与未处理样品相比较,浸泡1 h后超声表面滚压处理样品的腐蚀电流密度降低63%,浸泡24 h后腐蚀电流密度降低25%。强度和硬度的提高主要来源于梯度纳米结构,而腐蚀性能的提高主要源于表面纳米结构、光滑表面和残余压应力。     

7-氨基头孢烷酸结晶过程聚结现象与晶体表面性质

对7-氨基头孢烷酸（7-ACA）两种结晶方法的聚结现象进行研究．通过对结晶过程不同pH值下晶体SEM照片的比较，发现酸法结晶过程在pH值大于1．5时开始出现花朵状聚结，而碱法结晶不发生聚结；通过时两种结晶方法得到样品的SEM照片处理，发现酸法和碱法样品SEM灰度具有自相似性，应用盒子维法分别求得两种结晶过程中不同pH值下的晶体的分维值．测定了7-ACA在不同pH值水溶液中的Zeta电位．通过毛细升高法测定了酸法和碱法样品对水与丙酮的润湿角，结合两种样品的X-粉末衍射和红外衍射图谱，对晶体表面的官能团进行了推测．     

热处理制度对7039铝合金抗腐蚀性能的影响

采用拉伸力学性能测试、金相显微观察、扫描电镜及透射电镜等分析手段,研究不同热处理制度下7039铝合金的力学性能及其在腐蚀液中浸泡后的腐蚀形貌.结合不同热处理制度后合金的腐蚀形貌与晶界析出相形貌,建立该系列合金晶界析出相形貌与腐蚀形貌的关系的示意模型.结果表明:在保持与T6处理的合金强度相当的基础上,经RRA处理可使抗腐蚀性能明显提高;在腐蚀液中浸泡腐蚀后,T6和RRA处理的合金表面呈成块状剥落腐蚀的现象,T73处理的合金呈点状腐蚀现象;T6处理后合金的纵向和横向最大腐蚀深度分别为378.53μm和31.91μm;T73处理的合金纵向和横向腐蚀深度分别为19.21 μm和8.07 μm:RRA处理的合金纵向和横向腐蚀深度分别为178.15 μm和15.38 μm.     

不同电流密度电化学处理对碳纤维表面结构及其界面性能的影响

采用浓度为1mol/L的碳酸氢铵(NH_4HCO_3)电解液体系,分别在0.3,0.5,1.0mA/cm~2的低电流密度下对碳纤维进行电化学氧化处理.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)对改性前后碳纤维的表面形貌和化学组成进行表征,并对其单丝强度及与环氧树脂的界面剪切强度进行测试.结果表明,与高电流密度(2.0和3.0mA/cm~2)处理相比,用低电流密度(1.0mA/cm~2)对碳纤维进行化学氧化处理,可以大幅降低碳纤维的强度损失,与环氧树脂的界面剪切强度仍可达到73.56MPa.     

炭纤维表面处理对其复合材料影响的热失重、差热分析研究

本研究采用热重、差热、微机联合解析,对表面处理过的国产PAN系炭纤维增强炭复合材料进行了TG-DTA分析,得出了不同处理条件下的复合材料在空气中的失重及其速率、温度、差热峰强度等的变化规律。同时,用扫描电镜观察了材料的断口形貌,说明炭纤维与基体的结合程度对其热效应也有影响。结果表明,炭纤维表面处理将给复合材料的抗氧化烧蚀等高温使用性能带来一定的影响。     

纤维织物和耐烧蚀填料对硅橡胶涂覆织物性能的影响

为研制防隔热效率更高的耐烧蚀硅橡胶涂覆织物,采用不同种类的纤维织物和耐烧蚀填料制备出多种新型硅橡胶涂覆织物,并分别研究了纤维织物种类、耐烧蚀填料种类和用量对硅橡胶涂覆织物力学性能和烧蚀性能的影响。实验结果表明:当选用碳纤维布(T300)作为增强骨架材料时,硅橡胶涂覆织物的烧蚀性能最优;随着耐烧蚀填料添加量的增大,硅橡胶涂覆织物的邵氏A硬度逐渐增大,其拉伸强度和断裂延伸率均呈现出先升高后降低的趋势;综合考虑力学性能,耐烧蚀填料的最佳用量为2 g/100 g;耐烧蚀填料能有效提高硅橡胶涂覆织物的烧蚀性能,其中酚醛纤维和黏胶基碳纤维的增强效果更好。