短切碳纤维分散方式及对纤维增强石膏基复合材料力学性能的影响

采用H_(2)O_(2)和NaClO对短切碳纤维进行表面氧化处理,并采用PCE、HPMC以及超声对其进行分散处理,制备短切碳纤维增强石膏基复合材料,并对其力学性能进行研究。结果表明:经过氧化处理后,短切碳纤维表面亲水含氧官能团羟基和羰基含量增多,表面粗糙度增大;氧化处理后的短切碳纤维在PCE溶液中分散效果最好;短切碳纤维的加入有效提高石膏硬化体的抗压强度,当掺1%采用PCE分散处理的6 mm短切碳纤维时,石膏硬化体强度最高,较未掺时提高72.4%,这是由于PCE在短切碳纤维表面的吸附性和PCE与石膏颗粒反应形成的空间位阻效应双重作用提高了短切碳纤维在石膏浆体中的分散性,进而提高了短切碳纤维增强石膏基复合材料的抗压强度。

对碳纤维增强环氧树脂复合材料性能改进的研究进展

碳纤维环氧树脂复合材料具有高比强度、比刚度、优良的力学性能的优点,被广泛应用于各个领域,但在性能方面仍需加以改进,本文综述了碳纤维环氧树脂复合材料的力学性能、电热性能及耐腐蚀性能的研究现状,同时对碳纤维增强环氧树脂的研究进行了展望。

电化学表面处理提高碳纤维复合材料界面性能的机理研究

电化学处理是一种很有效的提高碳纤维及其复合材料界面强度的方法 ,但是 ,其机理现在仍未很清楚。本文综述了 3种不同的观点 ,即 :活性官能团的引入从而提高了碳纤维与树脂基体之间的相互作用力 ;表面薄弱外层的去除 ;以及纤维表面的被刻蚀 ,从而提高了纤维与树脂间的机械作用力。

纳米CaCO_3增强竹浆纤维/环氧树脂复合材料的动态力学性能

为探索碳酸钙(CaCO_3)无机颗粒界面增强机理,建立竹纤维表面微纳米颗粒的附载与界面增强技术的内在联系,该论文以竹浆纤维(bamboo pulp fiber,BPF)和环氧树脂为主要材料,采用纳米CaCO_3浸渍改性工艺,通过真空辅助树脂浸注技术制备BPF/环氧树脂复合材料,利用动态力学分析仪对其动态热机械性能和界面性能进行研究。结果表明:测试频率为单频(1Hz)时,在–20~120℃,纳米CaCO_3浸渍改性竹浆纤维(BPF treated by impregnation modification,IMBPF)增强环氧树脂复合材料的最大储能模量是BPF/环氧树脂复合材料的1.3倍;测试频率为多频(1,2,5,10和20 Hz)时,频率对BPF/环氧树脂复合材料和IMBPF/环氧树脂复合材料的影响规律相同,储能模量,损耗模量和损耗因子均随频率的增加而增加且逐渐向高温方向移动。BPF/环氧树脂复合材料和IMBPF/环氧树脂复合材料的玻璃化转变温度均随频率的增加而升高,而测试频率对损耗因子影响不大;IMBPF/环氧树脂复合材料的玻璃化转变表观活化能(369.0kJ/mol)低于BPF/环氧树脂复合材料(495.8 kJ/mol),但IMBPF/环氧树脂复合材料的频率和玻璃化转变温度倒数的相关性(决定系数0.987 6)优于对照样(决定系数0.965 9);在–20℃、40℃和100℃时,IMBPF/环氧树脂复合材料的储能模量对频率的依赖性高于对照样;纳米CaCO_3浸渍改性技术可改善复合材料的界面性能,从而为纳米增强复合材料的研究提供理论依据。

碳纤维增强磷酸钙骨水泥复合材料

采用碳纤维为增强相以提高磷酸钙骨水泥的力学性能。利用硝酸液态氧化法对碳纤维进行表面处理。仿照天然骨的结构,将处理后的碳纤维均匀埋于材料的受力面。制得的碳长纤维增强磷酸钙骨水泥生物复合材料,其抗折强度为10.80MPa。同样制备条件下,加入未处理的碳纤维,复合材料的抗折强度为6.35MPa,未加碳纤维骨水泥材料的抗折强度为5.81MPa。因此,以碳纤维为增强相并经表面处理后,可大大提高与骨水泥之间的界面结合强度,从而有效传递载荷,得到的复合材料的力学性能显著提高。利用X射线衍射及扫描电镜对复合材料的水化产物及微观结构进行了检测。

电泳沉积碳纳米管和氧化石墨烯修饰碳纤维表面的研究进展

针对碳纤维表面极性官能团少,化学活性低,与基体间的界面结合强度弱等问题,综述了国内外关于电泳沉积碳纳米管和氧化石墨烯修饰碳纤维提高其复合材料力学性能的最新研究进展。阐述了在不同的电泳沉积工艺下,分别在碳纤维表面引入碳纳米管和氧化石墨烯,对修饰碳纤维表面及其复合材料力学性能的影响。总结了影响电泳沉积修饰碳纤维效果的因素,并提出了相应的建议。展望了电泳沉积修饰碳纤维表面的研究发展方向,指出对碳纤维、碳纳米管和氧化石墨烯进行预处理,添加辅助工艺的电泳沉积设备制造将会成为未来的重要研究方向。

氧化石墨烯增韧碳纤维水泥基复合材料的力学特性研究

碳纤维增强水泥基复合材料因其优异的力学和物理化学特性而具有广泛的应用前景,但却面临纤维与水泥基体间界面性能薄弱的瓶颈问题。本文尝试将氧化石墨烯和石墨烯分别吸附在碳纤维表面,并用吸附后的碳纤维来增韧水泥基复合材料。研究发现,氧化石墨烯对碳纤维水泥基复合材料的界面性能和力学特性具有显著的增强作用,而石墨烯因其表面含氧官能团缺乏,则对其力学性能改善并不明显。

POSS/GO复合接枝碳纤维/环氧树脂复合材料性能研究

在碳纤维表面逐层接枝多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)和氧化石墨烯(GO)后,将其用于增强环氧树脂(CF/EP)制得复合材料,采用扫描电子显微镜、接触角测试和X射线光电子能谱等研究了POSS和GO复合接枝碳纤维对CF/EP复合材料力学性能的影响。结果表明,POSS和GO可以显著提高碳纤维的表面活性和比表面积,改善树脂与碳纤维的浸润性、反应性和机械啮合作用,从而提高复合材料的界面性能和力学强度。相比未改性碳纤维复合材料,POSS/GO复合接枝改性碳纤维复合材料的层间剪切强度(ILSS)提高了98.3%,弯曲强度提高了95.7%。