文档介绍：聚合物复合材料
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碳纤维增强聚丁二烯环氧树脂复合材料的研究
学生姓名
学号材料工程系系部:
高分子材料与工程专业:
二○一四年十一月
碳纤维增强聚丁二烯环氧树脂复合材料的研究
复合材料是由两种或两种以上的单一材料,用物理或化学方法经人工复合而成的一种材料。它通常是由高强度、高模量、脆性的增强材料和低强度、低模量、韧性的基体材料经过一定的成型加工方法制成,目的在于提高单一材料所不能发挥的各种特性。环氧树脂是具有良好粘接性、耐腐蚀、绝缘、高强度的热固性高分子合成材料。但因其固化物质脆,抗开裂性能、抗冲击性能较低,使其应用受到了一定限制。若以环氧树脂为基体,通过填加增强材料制成复合材料,则可使其性能得到大幅度提升。以纤维增强的环氧树脂复合材料有着十分优异的性能,呈现以下特点:1)提高材料的刚度、强度、韧性和尺寸稳定性等综合性能;2)提高复合材料耐温性,拓宽材料使用范围赋予材料光、电、磁、阻隔、阻燃等功能,使其在化工防腐、电气电子绝缘材料、文体用品、汽车工业、航空航天及军事装备等领域获得了广泛的应用。由于环氧树脂和各种纤维都具有良好的浸润性,对多种金属、非金属有出众的粘接力,通过调节配方组分,能改变粘度、固
化温度和时间,固化时没有小分子副产物,因此可与玻璃纤维、碳纤维等进行复合
1碳纤维表面处理研究进展EP/CF复合材料的综合性能主要取决于CF、EP及EP与CF之间的粘结性能。因此,当采用相同的CF与EP时,EP与CF之间的界面性质是影响EP/CF复合材料综合性能的关键因素。碳纤维和基体之间的界面粘结主要与纤维表面的物理化学性质有关,包括表面化学键和微观结构,表面积和表面自由能等。由于碳纤维其表面的极性基团较少,惰性较大,因此可通过各种表面处理的方法对碳纤维进行改性。表面处理是通过在碳纤维表面引入了化学活性基团增加与基体之间的反应性,改性方法主要包括偶联剂处理、化学接枝、电聚合、表面涂层、化学气相沉积、氧化、等离子体等方法
氧化法处理碳纤维表面氧化法主要包括阳极氧化、气相氧化和液相氧化法。阳极氧化法是目前工业上普遍采用的一种方法,该法可将碳纤维表面氧化刻蚀形成沟槽,表面积增大,表面官能团的数量增加。使复合材料的树脂复合材料层间剪切强度(LISS)得到显著提高,但会对碳纤维的强度造成一定的损伤。气相氧化法通过采用热空气、氧气、二氧化碳、臭氧等气体作介质对碳纤维进行
氧化处理。液相法是采用氧化剂纳米碳纤维表面有效引入能参与环氧树脂固化反应的羟基和羧基等官能团,改善纤维与树脂界面粘结状况,提高力学性能。王玉果等利用真空浸渍法制得碳纤维增强环氧复合材料,研究了阳极氧化处理前后碳纤维表面状态的变化及表面处理对复合材料力学性能的影响。结果表明:随着氧化时间的增加,碳纤维的比表面积明显
增加,但碳纤维强度下降;复合材料的弯曲和剪切性能有很大提高,但冲击性能反而有所降低。Park等研究了阳极氧化碳纤维对环氧树脂基体复合材料界面力学性能的影响。结果显示,经阳极氧化处理后,碳纤维表面含氧的官能团对纤维的表面能和界面力学性能起到了重要作用。接触角显示阳极氧化处理导致碳纤维表面自由能增加。在表面能方面,发现润湿对增加复合材料中纤维和基体树脂之间的粘结度起到了重要的作用。
硅烷偶联剂(SCA)处理碳纤维表面ZHU