文档介绍：北京化工大学
硕士学位论文
循环伏安法对PAN基高模碳纤维阳极氧化的研究
姓名:李海涛
申请学位级别:硕士
专业:材料科学与工程
指导教师:田艳红
20100603
示不同电解质溶液中循环伏安叽嬖诤艽蟮牟钜臁循环伏安法对吣L枷宋艏趸难芯摘要大幅度的增加;溶液中的曲线出现一个氧化反应峰,且随阳极氧化由于具有可控性强、处理效果均匀稳定等优势,是碳纤维表面改性最常用的方法。本文首先采用循环伏安法,对国产吣L纤维进行多重扫描实验,通过分析扫描曲线的差异研究电解质的性质,进行了电解质的筛选方法和阳极氧化机理方面的研究。接着用这些电解质分别对碳纤维进行恒流氧化处理,通过联碱滴定、确椒ū碚鞔砬后纤维表面官能团、表面形貌的变化;处理前后纤维与环氧树脂界面粘接性能的变化通过层间剪切强度表征。通过对不同电解质处理后碳纤维性能的测定,验证循环伏安法选择电解质的可行性。得到结论如下:①采用循环伏安法,在不同电解质中对碳纤维进行多重扫描,结果显以5缃庵适保珻呱铣鱿秩鲅趸从Ψ澹舛ㄔ贖溶液中恒流氧化处理后的纤维表面官能团,发现羧基、羟基和内酯基都有循环次数的增加,峰值电流不断增大,碳纤维在溶液中处理后,表面三种官能团也有一定程度的增加,增加幅度小于拇斫峁芤褐械腃呱希尘暗缌髟洞笥谄渌缃庵嗜芤海砗笙维表面粗糙度变化最大,表面出现了大量的沟槽和粒状凸起。以上结果表明,用曲线上氧化反应峰的性质来表现不同电解质对纤维的氧化历程,以及用背景电流表示纤维表面物理刻蚀程度具有可行性。这一结论为
循环伏安法研究电解质的性质和筛选电解质奠定了基础。②在同样的扫描条件下,扫描范围缩小至..后,在溶液中进行循环伏安实验,使系统中不发生水的析氧反应,则多次扫描后曲线上仍没有氧化反应峰出现,表明纤维表面在没有高活性氧存在时是不会发生氧化反应的,这一结果与公认的碳纤维阳极氧化机理完全相符,即在电化学氧化过程中水析出的高活性的氧附着在纤维表面,促使纤维表面发生化学反应,生成含氧官能团。这也验证了循环伏安曲线与阳极氧化历程的密切关系,说明用这种方法研究阳极氧化机理是可行的。关键词:循环伏安,吣L枷宋艏趸恚У味熬┗ご笱妒垦宦畚
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黼∞一叫嗡符号说明聚丙烯腈;碳纤维增强树脂基复合材料;循环伏安;单向层压板样条宽度,;单向层压样条厚度,;碳纤维;层间剪切强度,纤维线密度,/纤维体密度,/;破坏载荷,頱×
作者签名:—蝉日期:—⒘⑻咕保密论文注释:本学位论文属于保密范围,在剪解密后适用本授作者签名:乏奎竖透趋铮河悖褐显未乙所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立北京化工大学位论文原创性声明本人郑重声明:进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。权书。非保密论文注释:本学位论文不属于保密范围,适用本授权书。日期:导师签名:垒生迹后停豪
第一章绪论进行了碳纤维的工业生产,并以商品形式出售产品;年对跸宋碳纤维概述碳纤维是一种新型非金属材料,属于聚合物碳,是有机纤维经固相反应转变成纤维状的无机碳化合物。碳纤维及其复合材料由于具有高强度、高模量、耐腐蚀、热膨胀系数小等一系列优异性能,充分显示出一材多能、一材多用的特点,得到了十分迅速的发展,广泛应用于宇航、交通、化工、医疗、建筑和文体用品等诸多军用民用领域。目前,它仍然处于发展阶段,其性能不断提高,产量大幅度增加,应用范围.⒄垢趴年,英国人试制了碳丝;年,爱迪生在其申请的专利中提到用碳纤维做电灯的炽热灯丝,该专利提到的碳丝是将纤维素纤维仔细地碳化,使有机质转化成碳,所用原料是竹子、亚麻或棉纱;年他又提出在适当烃气氛中重新加热已制成的碳丝,使其表面覆盖一层新的碳膜;年,有专利报道,将碳纤维加热到℃以上可得到电阻更加均匀的碳丝,当时制取碳丝的目的主要是做电灯灯丝,年,钨丝研制成功取代了碳丝做为灯丝,使碳丝的相关研制工作停滞。二十世纪五十年代初,随着宇航和军事工业的发展,碳纤维又做为新型工业材料重新得到重视。年,美国—站赝ü嬉陨系母呶陆宋星I於得力学性能优良的碳纤维;年,美国瓹公司用再生纤维素及其织物化制耐燃纤维的工艺