發(fā)布時(shí)間：2021-06-09 22:37

　　先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料自上世紀(jì)60年代出現(xiàn)在人們的視野中后,就一直成為各界科研工作者們著力研究的對(duì)象,這種新式材料卓越的工程性能和無(wú)與倫比的結(jié)構(gòu)特性使得其在進(jìn)入21世紀(jì)后被廣泛研究與開(kāi)發(fā)。不過(guò)隨著現(xiàn)如今工業(yè)化進(jìn)程的不斷深入,人們對(duì)材料性能的訴求愈加寬泛,不僅要求力學(xué)性能具有優(yōu)越性而且近年來(lái)還提出了綠色、輕量的目標(biāo)。本文采用碳纖維（CF）作增強(qiáng)體,熱塑性聚酰亞胺（TPI）作基體,旨在通過(guò)工藝優(yōu)化及復(fù)合材料界面設(shè)計(jì)制備性能優(yōu)異的碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚酰亞胺復(fù)合材料（CF/TPI）。針對(duì)制備流程設(shè)計(jì)方面,本文采用Materials Studio^?V8.0（MS）軟件先針對(duì)TPI樹(shù)脂進(jìn)行高溫下性質(zhì)預(yù)測(cè),采用軟件對(duì)樹(shù)脂模擬體系進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)（MD）計(jì)算,根據(jù)高聚物特點(diǎn),繪制模擬狀態(tài)下溫度-比容圖像,預(yù)測(cè)樹(shù)脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（T_g）區(qū)間,同時(shí)進(jìn)行非連續(xù)溫度下模擬剪切試驗(yàn),預(yù)測(cè)高溫下樹(shù)脂黏度變化趨勢(shì),預(yù)測(cè)TPI最佳溫度加工區(qū)間為550 K～700 K。通過(guò)DSC、紅外等測(cè)試結(jié)合模擬結(jié)果確定TPI的T_g為277℃,Tm為375℃,Td為554℃,... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PAN基碳纖維制備流程簡(jiǎn)圖[11]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文關(guān)界面層的研究顯得尤為重要。盡管在原料種類選擇方面，人們往往選擇高強(qiáng)高模的增強(qiáng)體和基體，但復(fù)合材料性能的設(shè)計(jì)并不是像“一加一等于二”這么簡(jiǎn)單，如何構(gòu)建出合適的界面層尤為重要，大量研究表明只有增強(qiáng)體與基體界面結(jié)合力強(qiáng)、浸潤(rùn)性好，增強(qiáng)體才會(huì)真正起到增強(qiáng)的作用，否則復(fù)合材料的性能會(huì)大打折扣。研究表明，復(fù)合材料界面性能絕大部分受纖維和聚合物的自身性能影響，例如熱膨脹系數(shù)、強(qiáng)度、結(jié)晶度等，不過(guò)界面層的最終結(jié)合強(qiáng)度高度依賴于它們間的物理和化學(xué)相互作用，包括機(jī)械嚙合、化學(xué)鍵合以及物理粘附機(jī)制（即范德華相互作用、氫鍵等），這三者都和纖維與樹(shù)脂兩相間的潤(rùn)濕性密切相關(guān)。圖1-2復(fù)合材料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.3.2碳纖維復(fù)合材料的界面設(shè)計(jì)1.3.2.1碳纖維表面修飾PAN基碳纖維生產(chǎn)時(shí)需進(jìn)行高溫碳化，目的是高溫分解其他物質(zhì)從而最大程度留存碳元素含量，因此其表面能低，缺乏活性基團(tuán)，同時(shí)以極穩(wěn)定的非極性結(jié)構(gòu)存在。因此碳纖維與大多數(shù)基體材料的界面粘合性較差，基體很難浸潤(rùn)纖維產(chǎn)生包覆[17]。針對(duì)這種現(xiàn)狀，多年來(lái)國(guó)內(nèi)外大量研究工作者開(kāi)始著力探究碳纖維的表面修飾（例如接枝、上漿等）相關(guān)以期提高其表面活化能或粗糙度間接對(duì)界面層進(jìn)行優(yōu)化。目前有關(guān)碳纖維表面修飾的研究方法，在各界工作人員的不懈努力下歸納總結(jié)出了很多，主要分為以下幾種：（1）表面氧化修飾表面氧化法是指利用氧化劑處理纖維表面，可分為氣相氧化和液相氧化，前者主要選取臭氧或空氣作為氧化劑，后者大多采用濃酸（濃硝酸等）。研究結(jié)果表明[18]，經(jīng)此法試驗(yàn)后，大量含氧官能團(tuán)被引入纖維表層，同時(shí)表面粗糙度有明顯提升，處理后纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能有5

PMDA-ODA型PI結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]高導(dǎo)熱聚醚醚酮復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 趙軒.吉林大學(xué) 2019
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[8]多巴胺改性芳綸纖維及其復(fù)合材料界面性能研究[D]. 董慶亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
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