發(fā)布時間：2017-06-15 15:09

  本文關(guān)鍵詞：碳纖維改性及其車用復合材料力學性能的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：碳纖維因具有比強度高、比模量高、耐低溫、質(zhì)量輕等優(yōu)良特性,成為近些年來樹脂基復合材料最重要的增強材料,其復合材料廣泛應用于航空航天、軌道交通、體育器材等領(lǐng)域。但未處理的碳纖維表面呈疏水性,存在比表面積小、活性比表面積小、表面邊緣活性碳原子數(shù)目少、表面能低等缺點,與樹脂基體之間的粘結(jié)性能較差,因此需要對碳纖維進行表面改性。設計用電聚合方法改性碳纖維,分別采用丙烯酸、丙烯酰胺、己內(nèi)酰胺和苯胺為聚合單體,通過循環(huán)伏安掃描在碳纖維表面生成聚合物層。電聚合實驗采用三電極體系,碳纖維為工作電極,鉑電極為對比電極,飽和甘汞電極為參比電極。在掃描電位范圍為-1V~1V、起始掃描電位為-1V、掃描速率為0.1V/s、靈敏度為10-3A/V的條件下,分別在丙烯酸0.3mol/L、循環(huán)15次,丙烯酰胺0.2mol/L、循環(huán)5次,己內(nèi)酰胺0.1mol/L、循環(huán)10次,苯胺0.2mol/L、循環(huán)10次時,獲得該單體的較佳改性濃度及循環(huán)次數(shù)。紅外光譜檢測結(jié)果表明,分別在2680cm-1附近出現(xiàn)丙烯酸—COOH特征吸收峰,1680~1650cm-1之間出現(xiàn)強度很弱的丙烯酰胺NH面內(nèi)彎曲振動吸收峰,1650、1630和1590cm-1出現(xiàn)己內(nèi)酰胺NH2的變角振動吸收峰,1340、1315和1265cm-1出現(xiàn)苯胺C—N的伸縮振動吸收峰。能譜測試結(jié)果表明,碳纖維表面O含量分別增加15.96%、9.36%、1.69%和4.09%,苯胺改性碳纖維N含量增加了1.68%。SEM測試觀測改性后碳纖維表面形態(tài),丙烯酸產(chǎn)物呈圓片狀,顆粒分散較均勻,部分聚合物出現(xiàn)團聚;丙烯酰胺產(chǎn)物以方形小顆粒為主,產(chǎn)物生成量較少,顆粒分布不均勻;己內(nèi)酰胺產(chǎn)物以塊狀顆粒為主,部分區(qū)域出現(xiàn)層狀產(chǎn)物,包覆在碳纖維表面;苯胺產(chǎn)物呈短棒狀,均勻分布在碳纖維表面,聚合物層厚度均勻、結(jié)構(gòu)緊密。以E-51環(huán)氧樹脂與聚酰胺樹脂配比為2:1(質(zhì)量比)制備碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料,添加不同處理條件改性的碳纖維,碳纖維添加量為5%(體積分數(shù))。力學性能測試結(jié)果表明,ILSS由10.50MPa分別增加到23.44、15.56、26.96和42.66MPa,分別提高123.21、48.21、156.70和306.25%。
【關(guān)鍵詞】：碳纖維 電聚合 循環(huán)伏安法 己內(nèi)酰胺 苯胺
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 前言10-26
• 1.1 概述10
• 1.2 碳纖維表面處理國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-18
• 1.2.1 碳纖維表面特點及改性目的10-11
• 1.2.2 碳纖維表面處理研究現(xiàn)狀11-18
• 1.3 電聚合反應18-23
• 1.3.1 電聚合的原理19-21
• 1.3.2 電聚合的類型21-22
• 1.3.3 電聚合改性碳纖維研究現(xiàn)狀22-23
• 1.4 碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料23-25
• 1.4.1 碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料簡介23
• 1.4.2 碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料研究現(xiàn)狀23-24
• 1.4.3 碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料發(fā)展趨勢24-25
• 1.5 本文研究目的與意義25-26
• 第2章 實驗部分26-30
• 2.1 實驗藥品與儀器26-27
• 2.2 實驗方法27-28
• 2.2.1 預處理27
• 2.2.2 電聚合27-28
• 2.2.3 碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的制備28
• 2.2.4 實驗流程28
• 2.3 性能測定與表征28-30
• 2.3.1 循環(huán)伏安28
• 2.3.2 紅外光譜28
• 2.3.3 能譜28-29
• 2.3.4 微觀形貌29
• 2.3.5 力學性能29-30
• 第3章 結(jié)果與討論30-63
• 3.1 碳纖維表面的循環(huán)伏安分析30-47
• 3.1.1 預處理對碳纖維表面合成條件的影響30-32
• 3.1.2 丙烯酸電解液對碳纖維表面合成條件的影響32-35
• 3.1.3 丙烯酰胺電解液對碳纖維表面合成條件的影響35-39
• 3.1.4 己內(nèi)酰胺電解液對碳纖維表面合成條件的影響39-43
• 3.1.5 苯胺電解液對碳纖維表面合成條件的影響43-47
• 3.2 碳纖維表面的結(jié)構(gòu)及反應機理分析47-52
• 3.2.1 電聚合產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分析47-50
• 3.2.2 電聚合機理分析50-52
• 3.3 能譜分析52-53
• 3.4 碳纖維表面微觀形貌分析53-57
• 3.4.1 未處理碳纖維的微觀形貌圖53
• 3.4.2 丙烯酸電聚合改性碳纖維的微觀形貌圖53-54
• 3.4.3 丙烯酰胺電聚合改性碳纖維的微觀形貌圖54-55
• 3.4.4 己內(nèi)酰胺電聚合改性碳纖維的微觀形貌圖55-56
• 3.4.5 苯胺電聚合改性碳纖維的微觀形貌圖56-57
• 3.5 力學性能分析57-60
• 3.5.1 丙烯酸電聚合改性碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料57-58
• 3.5.2 丙烯酰胺電聚合改性碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料58-59
• 3.5.3 己內(nèi)酰胺電聚合改性碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料59
• 3.5.4 苯胺電聚合改性碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料59-60
• 3.6 復合材料微觀形貌分析60-63
• 3.6.1 未處理碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的微觀形貌圖60-61
• 3.6.2 丙烯酸改性碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的微觀形貌圖61
• 3.6.3 丙烯酰胺改性碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的微觀形貌圖61
• 3.6.4 己內(nèi)酰胺改性碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的微觀形貌圖61-62
• 3.6.5 苯胺改性碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的微觀形貌圖62-63
• 第4章 結(jié)論63-64
• 參考文獻64-68
• 在學研究成果68-69
• 致謝69

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