界面层性能对碳纤维复合材料(CFRP)性能的影响

本文报导了一种崭新的提高CFRP韧性及耐湿热性能的方法,即用等离子体处理及聚合接枝改性碳纤维表面,向CFRP中引入既可塑又防水的混杂界面层,使CFRP韧性提高148%,材料破坏过程由脆性破坏转变为韧性破坏,材料的模量、层间剪切强度(ILSS)、玻璃转化温度(T_g)、松弛活化能不但没有下降,而且都有所提高,耐湿热性能也有很大的改善,ILSS强度保留率由92.73%提高到99.79%。

动态毛吸法测定纤维及粉末料的接触角研究

本文用动态毛吸法研究了表面处理对纤维浸润性的影响,结果表明碳纤维及聚酯纤维表面经冷等离子体氧处理,浸润性有很大的改善,碳纤维约提高四倍,这是因为等离子氧表面处理过程,将含氧基团羧基,羟基及羰基等引入到表面所致。同时从测得的浸润过程表面自由能改变值△γ,计算出水对纤维的接触角,它与采用接触角测定仪倾斜法所测得的结果基本上一致。从所测得的接触角值也可以看出表面经处理之后,浸润性得以改善。如碳纤维由77°降为63°,聚酯纤维由77°降为52°。此外我们还研究了煤粉和玻璃粉体系对水的浸润性,发现水对玻璃粉的浸润性优于煤粉,前者的浸润接触角为47°、后者则为90°,此接触角值也与采用接触角测定仪由静滴法测得水对片材的接触角相一致。由此可见动态毛吸法可以用于研究纤维及粉末体系的浸润性,而且操作简单易行,测试周期短。

固体聚合物的表面张力研究

由倾斜法及静滴法测定了聚合物纤维及板材的浸润临界表面张力。应用S .Wu调和平均法测算其表面能及应用李联欢公式由聚合物本体性能Tg计算其表面能 ,结果表明测算的结果与实验值基本上一致 ,说明计算的方法是可行的。

纤维表面湿润性能的研究

本文通过测定几种纤维表面改性处理前后其接触角、表面能、湿润量、湿润过程活化能以及表面组成的变化来评价其处理的效果,并介绍表征方法和讨论影响表面湿润性有关的因素。

不同表面状态的芳纤增强环氧基复合材料固化过程的研究——固化行为、三T状态图及固化反应动力学分析

本文采用扭辫分析技术研究了不同表面状态的芳纤/环氧复合材料的固化过程。根据一系列等温固化谱图和热机谱图,得到时间-温度-转变(T、T、T)状态图,此图可以用来指导复合材料的复合工艺制订。依照固化温度,得到三类固化行为:(Ⅰ)T_(固化)<T_(gg)时,仅有玻璃化作用,(Ⅱ)T_(gg)<T_(固化)<T_(g∞),则有凝胶作用和玻璃化作用,(Ⅲ)T_(g∞)<T_(固化)时,仅有凝胶化作用。 文中还测定了不同固化反应体系的化学反应级数、反应速率、活化能等化学动力学参数,并讨论了不同芳纤表面状态对复合材料固化反应动力学参数的影响和对复合材料成品热机性能的影响。

碳纤维表面处理

介绍了碳纤维表面气相氧化、液相氧化、阳极氧化、化学涂层、电聚合涂层和冷等离子体等6种处理方法。用冷等离子体方法处理碳纤维表面可提高复合材料层间剪切强度、模量、耐湿热性能及材料的韧性,是目前最有发展前途的处理方法之一。

扭辫分析及其应用

本文简要介绍了扭辫分析(TBA)的装置、原理及试样的制备。着重介绍TBA在下述四方面的应用:(1)在热固性树脂固化过程研究方面的应用;(2)结构与性能关系研究上的应用;(3)热处理对材料性能影响的检测;(4)交替老化叶材料性能影响的检测。

芳纶纤维吸湿行为的研究

研究了芳纶纤维吸湿行为并计算其扩散系数，同时研究了复合材料吸湿对其层间剪切强度（ＩＬＳＳ）的影响。结果表明：经等离子体处理后的芳纶纤维虽吸湿量增大，但由其制成的复合材料的层间剪切强度不是降低而是增加，而且浸水后复合材料的层间剪切强度下降百分率降低，尤其在较高温度下吸湿后的复合材料层间剪切强度下降百分率降低更明显。这是因为经等离子体处理后，界面引入化学键结合使界面粘接强度及抗水性能提高所致。

界面层对碳/环氧复合材料力学性能的影响

本工作研究了碳纤维表面经冷等离子体连续处理以及等离子体聚合形成的增韧层与防水层对碳/环氧复合材料界面性质及力学性能的影响。在宏观状态及在扫描电镜内小尺度进行了层间剪切和断裂的对比试验,结果表明:经等离子体处理和具有等离子体聚合形成的聚合层三种试件,其层间剪切强度和断裂韧度比碳纤维未经处理的碳/环氧试件,平均分别提高了30％和40％。以经等离子体聚合形成增韧层BS-1试件的增强效果最好,其层剪强度由71MPa提高到103MPa,增加了45％,断裂韧度由985MPa/m提高到1548MPam^(1/2),增大了57％。同时在SEM动态观测破坏过程中,分析了四种微观界面状态与力学性能的关系及其增强机理。

表面冷等离子体改性对纤维抗拉强度的影响

碳纤维和芳纶纤维表面冷等离子体改性的效果甚佳,抗拉强度得到显著的提高。本文还讨论了不同冷等离子体气氛及处理时间对纤维抗拉强度的影响,并提出抗拉强度提高的可能机理。

增强材料的表面处理(一)

介绍并评价了不同增强材料的各种表面处理方法。

纤维表面冷等离子体处理对其表面性能的影响

本文采用冷等离子体技术来处理碳纤维、芳纶纤维与聚酯纤维，处理后纤维表面活性基团、浸润量与浸润速度增大，而接触角与浸润过程活化能降低，说明纤维浸润性是得到了很大的改善。

聚四氟乙烯表面冷等离子体改性对粘接的影响

PTFE是一种难粘的聚合物,为了提高其表面粘接性,必须对其表面进行改性。本工作是采用低温等离子体方法来改性PTFE表面,即在固定频率、功率、气流量等条件下,改变等离子体种类及处理时间,然后观察其对接触角、表面能、表面化学组成以及对粘接性能的影响,并对其结果进行讨论。

玻璃纤维增强环氧树脂纤维表面浸润剂研究

本文研究了玻璃纤维增强环氧树脂纤维表面浸润剂的表面浸润性,即用动态毛吸法测定其热力学参量接触角与表面能,以及动力学参量浸润速度和浸润过程活化能四个物化参量来评价玻纤表面浸润剂的优劣和处理的效果。

纤维表面状态对复合材料固化过程的影响

本文是研究不同表面状态的纤维对“sb-1” 基体体系固化过程的影响,我们采用扭辫分析(TBA)技术研究了玻纤、碳纤维以及经冷等离子体处理过的碳纤维对固化过程的影响。并得到了三T(温度-时间-转变)状态图,固化过程两个转变温度(Tgg,Tg∞)以及固化反应的动力学参数,这些结果为复合材料复合工艺制订提供了科学根据。

聚丙烯表面冷等离子体改性的研究

本文用冷等离子体改善聚丙烯表面浸润性与粘接性，在固定频率、功率、气体流量等条件下，观察不同处理时间对聚丙烯表面浸润性、表面能、化学组成以及粘接性能的影响。