STF改性碳纖維布對其環(huán)氧樹脂基復合材料力學性能的影響.pdf

1、復合材料的基體與增強材料之間需要通過界面實現(xiàn)載荷傳遞，而復合材料界面能否有效傳遞載荷，取決于增強體與基體之間界面的結合程度，從而最終決定復合材料的性能。因此，為了改善復合材料的性能，必須實現(xiàn)界面的合理設計和控制。本課題以增強體—碳纖維布和基體材料—環(huán)氧樹脂為研究對象，通過實驗室自制表面改性劑和酸處理氧化相結合的方法對碳纖維布進行表面改性處理，利用改性后的碳纖維布制備碳纖維布/環(huán)氧樹脂(CFS/EP)復合材料，并對其力學性能和界面性能進行

2、評價。
　　首先，采用具有良好穩(wěn)定性的聚乙二醇(PEG)溶劑體系分散改性納米SiO2，制備得到SiO2/聚乙二醇剪切增稠液體(STF)，并對其制備工藝條件進行研究;結果表明:納米SiO2粒子在PEG溶劑體系中具有良好的分散性，且粒子間聯(lián)系緊密;經過PEG改性后的納米SiO2粒子表面出現(xiàn)C-O和C-H基團，同時Si-OH特征峰增強;SiO2的質量分數(shù)、PEG的分子量以及環(huán)境溫度均對SiO2/聚乙二醇剪切增稠液體的剪切增稠效應具有顯著

3、的影響，當納米SiO2和PEG的質量比為3∶10，且以PEG400和PEG600為溶劑體系分散介質，制備的SiO2/聚乙二醇剪切增稠液體(STF)具有良好的剪切增稠效果。
　　其次，原創(chuàng)性地提出了以制備的SiO2/聚乙二醇剪切增稠液體為表面處理劑改性碳纖維表面的設想，并對改性處理的可行性進行了研究，結果表明:酸氧化預處理后的碳纖維經表面改性劑SiO2/聚乙二醇剪切增稠液體改性后，表面溝槽被表面改性劑有效填充，同時，Si-O-Si、

4、Si-OH、-OH等官能團被引入，使碳纖維布的表面活性和浸潤性能有效提高，這為高性能碳纖維布增強環(huán)氧樹脂復合材料的制備提供了良好的基礎。
　　最后，以改性后的碳纖維布為增強體，制備碳纖維布增強環(huán)氧樹脂復合材料，并對其力學性能和界面性能進行表征，結果顯示:與未經處理的CFS/EP復合材料(A-CFS/EP)相比，經一步法和二步法氧化預處理后的CFS/EP復合材料(H-CFS/EP和H1H2-CFS/EP)的拉伸強度有所降低;經SiO

5、2/聚乙二醇剪切增稠液體處理后碳纖維制各的CFS/EP復合材料力學強度有明顯的提高，其中，與A-CFS/EP、H-CFS/EP和H1H2-CFS/EP復合材料相比，碳纖維布經過SiO2/聚乙二醇剪切增稠液體處理后復合材料的拉伸強度分別提高了26.08％，30.87％和37.56％，層間剪切強度(ILSS)分別提高了76.95％、35.44％和31.93％;由于氧化預處理增加了碳纖維表面的粗糙度，提高了比表面積，H-CFS/EP和H1H2