醫(yī)院外墻裝飾碳纖維復合材料的應用性能研究
發(fā)布時間：2021-01-13 17:30
采用浸涂法制備了應用于醫(yī)院外墻裝飾的疏水碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料,對原始碳纖維布、刻蝕碳纖維布和疏水碳纖維布進行了紅外光譜和表面形貌觀察,分析了全氟乙烯丙烯共聚物（FEP）和聚氨酯（PU）含量對碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料表面潤濕性能和摩擦學性能的影響。結(jié)果表明,原始碳纖維布、刻蝕碳纖維布和疏水碳纖維布在3450cm-1位置處都存在-OH的伸縮振動峰,刻蝕碳纖維布在1650cm-1、1385cm-1和771cm-1位置處還分別出現(xiàn)了C=O伸縮振動峰、硝基伸縮振動峰和亞硝基伸縮振動峰,疏水碳纖維布在1160cm-1位置處還存在Si-O-Si鍵的伸縮振動峰;FEP含量為40%時,碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料具有表面接觸角最大值和滾動角最小值;在PU含量為6%時,碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料具有最佳的耐磨性能。
【文章來源】：合成材料老化與應用. 2020,49(05)
【文章頁數(shù)】：3 頁
【部分圖文】：
摩擦試驗后復合材料的表面潤濕性能
圖2為FEP和PU含量對碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料表面接觸角和滾動角的影響曲線。當FEP含量(質(zhì)量分數(shù)）從10%增加至50%時，復合材料的表面接觸角呈現(xiàn)先增加而后減小的趨勢，在FEP含量為40%時取得最大值，而復合材料的表面滾動角則表現(xiàn)為先減小而后增加的趨勢，在FEP含量為40%時取得最小值，此時水滴易于從復合材料表面掉落，如果FEP含量過量（50%），環(huán)氧樹脂溶液中的FEP并不能均勻分散而造成復合材料表面只有一部分達到超疏水效果[7]。當PU含量（質(zhì)量分數(shù)）從2%增加至8%時，碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料在PU含量為2%～6%時的表面接觸角相當，且都能實現(xiàn)疏水效果，而PU含量為8%時的表面接觸角明顯減小，已經(jīng)無法實現(xiàn)超疏水特性。綜合而言，F(xiàn)EP含量為40%時，碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料具有表面接觸角最大值和滾動角最小值，且在PU含量為2%～6%時的表面接觸角相當。對醫(yī)院外墻裝飾用碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料在PU含量為2%～6%時的磨損率和摩擦系數(shù)進行測量。從磨損率測試結(jié)果來看，隨著摩擦試驗的進行，不同PU含量的復合材料的磨損率都呈現(xiàn)逐漸減小的特征，但是在相同的摩擦條件下，PU含量為6%的復合材料的磨損率最小，而PU含量為2%的復合材料的磨損率相對較大。從摩擦系數(shù)的測定結(jié)果可見，PU含量為2%、4%和6%的復合材料的摩擦系數(shù)分別為0.398、0.363和0.318，可見復合材料的摩擦系數(shù)隨著PU含量增加而逐漸減小。綜合而言，在PU含量為6%時，碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料具有最佳的耐磨性能。
對原始碳纖維布、刻蝕碳纖維布和疏水碳纖維布進行紅外光譜測試，結(jié)果如圖1所示。可見，這三種碳纖維布在3450cm-1位置處都存在-OH的伸縮振動峰，但是經(jīng)過刻蝕處理后，刻蝕碳纖維布在1650cm-1、1385cm-1和771cm-1位置處還分別出現(xiàn)了C=O伸縮振動峰、硝基伸縮振動峰和亞硝基伸縮振動峰，這表明原始碳纖維布已經(jīng)被硝酸刻蝕；疏水碳纖維布的紅外光譜圖中還可見在1160cm-1位置處還存在Si-O-Si鍵的伸縮振動峰，這主要是因為氨基硅油已經(jīng)涂覆在碳纖維表面[5]。原始碳纖維布的纖維之間存在較多的孔隙，整體結(jié)構(gòu)較為松散，需要填充環(huán)氧樹脂增加致密性；局部放大后可見單根碳纖維表面較為光滑，而經(jīng)過硝酸刻蝕后的碳纖維表面出現(xiàn)了較多的凹坑，局部發(fā)生了脫落以及表面溝槽加深。從疏水碳纖維布表面形貌中可見，經(jīng)過氨基硅油涂覆后，碳纖維表面被一層薄膜包覆，這種薄膜的存在可以提升碳纖維的疏水性能，且還有助于改善碳纖維與環(huán)氧樹脂的界面結(jié)合，有利于壓力傳遞和抑制裂紋擴展[6]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]E51環(huán)氧樹脂基碳纖維復合材料力學性能研究[J]. 段國晨,趙景麗,趙偉超. 粘接. 2018(08)
[2]碳纖維增強環(huán)氧樹脂基復合材料的研究進展[J]. 吳志剛. 天津科技. 2018(07)
[3]PBO纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的制備及物理性能[J]. 李文燕,譚艷君,劉姝瑞,霍倩,馬佳利. 染整技術(shù). 2017(07)
[4]用于水潤滑軸承的聚氨酯/環(huán)氧樹脂/短切碳纖維復合材料的制備及摩擦學性能[J]. 李裕琪,徐旭,趙良傳,陸紹榮,王廷梅,徐斌. 合成橡膠工業(yè). 2017(03)
[5]高親水性環(huán)氧樹脂的制備及對碳纖維的表面處理[J]. 吳波,鄭幗,劉旭釗,孫玉,劉會兵,朱佳文. 高等學校化學學報. 2016(10)
[6]環(huán)氧樹脂基碳纖維復合材料摩擦層的摩擦性能研究[J]. 曹偉偉,龍國榮,朱波,朱文韜,卞志勇,李勝業(yè). 工程塑料應用. 2014(05)
本文編號：2975274
【文章來源】：合成材料老化與應用. 2020,49(05)
【文章頁數(shù)】：3 頁
【部分圖文】：
摩擦試驗后復合材料的表面潤濕性能
圖2為FEP和PU含量對碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料表面接觸角和滾動角的影響曲線。當FEP含量(質(zhì)量分數(shù)）從10%增加至50%時，復合材料的表面接觸角呈現(xiàn)先增加而后減小的趨勢，在FEP含量為40%時取得最大值，而復合材料的表面滾動角則表現(xiàn)為先減小而后增加的趨勢，在FEP含量為40%時取得最小值，此時水滴易于從復合材料表面掉落，如果FEP含量過量（50%），環(huán)氧樹脂溶液中的FEP并不能均勻分散而造成復合材料表面只有一部分達到超疏水效果[7]。當PU含量（質(zhì)量分數(shù)）從2%增加至8%時，碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料在PU含量為2%～6%時的表面接觸角相當，且都能實現(xiàn)疏水效果，而PU含量為8%時的表面接觸角明顯減小，已經(jīng)無法實現(xiàn)超疏水特性。綜合而言，F(xiàn)EP含量為40%時，碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料具有表面接觸角最大值和滾動角最小值，且在PU含量為2%～6%時的表面接觸角相當。對醫(yī)院外墻裝飾用碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料在PU含量為2%～6%時的磨損率和摩擦系數(shù)進行測量。從磨損率測試結(jié)果來看，隨著摩擦試驗的進行，不同PU含量的復合材料的磨損率都呈現(xiàn)逐漸減小的特征，但是在相同的摩擦條件下，PU含量為6%的復合材料的磨損率最小，而PU含量為2%的復合材料的磨損率相對較大。從摩擦系數(shù)的測定結(jié)果可見，PU含量為2%、4%和6%的復合材料的摩擦系數(shù)分別為0.398、0.363和0.318，可見復合材料的摩擦系數(shù)隨著PU含量增加而逐漸減小。綜合而言，在PU含量為6%時，碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料具有最佳的耐磨性能。
對原始碳纖維布、刻蝕碳纖維布和疏水碳纖維布進行紅外光譜測試，結(jié)果如圖1所示。可見，這三種碳纖維布在3450cm-1位置處都存在-OH的伸縮振動峰，但是經(jīng)過刻蝕處理后，刻蝕碳纖維布在1650cm-1、1385cm-1和771cm-1位置處還分別出現(xiàn)了C=O伸縮振動峰、硝基伸縮振動峰和亞硝基伸縮振動峰，這表明原始碳纖維布已經(jīng)被硝酸刻蝕；疏水碳纖維布的紅外光譜圖中還可見在1160cm-1位置處還存在Si-O-Si鍵的伸縮振動峰，這主要是因為氨基硅油已經(jīng)涂覆在碳纖維表面[5]。原始碳纖維布的纖維之間存在較多的孔隙，整體結(jié)構(gòu)較為松散，需要填充環(huán)氧樹脂增加致密性；局部放大后可見單根碳纖維表面較為光滑，而經(jīng)過硝酸刻蝕后的碳纖維表面出現(xiàn)了較多的凹坑，局部發(fā)生了脫落以及表面溝槽加深。從疏水碳纖維布表面形貌中可見，經(jīng)過氨基硅油涂覆后，碳纖維表面被一層薄膜包覆，這種薄膜的存在可以提升碳纖維的疏水性能，且還有助于改善碳纖維與環(huán)氧樹脂的界面結(jié)合，有利于壓力傳遞和抑制裂紋擴展[6]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]E51環(huán)氧樹脂基碳纖維復合材料力學性能研究[J]. 段國晨,趙景麗,趙偉超. 粘接. 2018(08)
[2]碳纖維增強環(huán)氧樹脂基復合材料的研究進展[J]. 吳志剛. 天津科技. 2018(07)
[3]PBO纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的制備及物理性能[J]. 李文燕,譚艷君,劉姝瑞,霍倩,馬佳利. 染整技術(shù). 2017(07)
[4]用于水潤滑軸承的聚氨酯/環(huán)氧樹脂/短切碳纖維復合材料的制備及摩擦學性能[J]. 李裕琪,徐旭,趙良傳,陸紹榮,王廷梅,徐斌. 合成橡膠工業(yè). 2017(03)
[5]高親水性環(huán)氧樹脂的制備及對碳纖維的表面處理[J]. 吳波,鄭幗,劉旭釗,孫玉,劉會兵,朱佳文. 高等學校化學學報. 2016(10)
[6]環(huán)氧樹脂基碳纖維復合材料摩擦層的摩擦性能研究[J]. 曹偉偉,龍國榮,朱波,朱文韜,卞志勇,李勝業(yè). 工程塑料應用. 2014(05)
本文編號：2975274
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