石墨烯偶聯(lián)劑修飾及其對碳纖維復(fù)合材料界面性質(zhì)的影響.pdf

1、碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料因其輕質(zhì)、高比強和高比剛的特性而被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、運動器材等領(lǐng)域。而界面作為復(fù)合材料重要的組成部分，影響著復(fù)合材料中應(yīng)力的傳遞方式以及材料內(nèi)部損傷和裂紋的傳播過程，在很大程度上影響著整個復(fù)合材料的強度、韌性等力學(xué)性能。目前，將碳納米材料引入到碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料界面中來提高復(fù)合材料的界面性能成為研究熱點。本文以界面過渡層理論為依據(jù)，將氧化石墨烯(GO)及功能化的氧化石墨烯(SGO)分別引入到單向碳纖維/環(huán)氧

2、復(fù)合材料界面相以及層合復(fù)合材料層間，構(gòu)筑一種模量處于碳纖維和環(huán)氧樹脂之間的界面過渡層來提高復(fù)合材料力學(xué)性能，并研究GO以及SGO與界面過渡層結(jié)構(gòu)間的關(guān)系及對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。
　　本文首先是通過改進(jìn)的hummers法制備了氧化石墨，并通過對氧化石墨進(jìn)行超聲剝離得到了GO。為了提高GO與環(huán)氧樹脂的相容性，利用硅烷偶聯(lián)劑KH550對GO進(jìn)行功能化得到了SGO，在GO表面化學(xué)接枝上氨基官能團。
　　然后分別將GO和SGO通過

3、浸漬和噴涂的方法吸附于單向碳纖維和碳布表面，在RTM成型過程中隨著樹脂對碳纖維的浸潤，構(gòu)筑一種模量處于碳纖維和環(huán)氧樹脂之間的界面過渡層。對于單向碳纖維復(fù)合材料，GO/環(huán)氧樹脂構(gòu)筑的界面過渡層造成復(fù)合材料的ILSS和彎曲性能以及熱力學(xué)性能與原樣相比都發(fā)生了下降。然而，SGO/環(huán)氧構(gòu)筑的界面過渡層大幅度提高了復(fù)合材料的層間剪切強度(ILSS)、彎曲性能以及熱力學(xué)性能，并且當(dāng)SGO的含量為0.5wt％，其增強效果最為明顯，其中ILSS提高了1

4、9％，彎曲強度提高了16％，彎曲模量提高了15％，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)提高了9℃，儲能模量提高了20％。此外，對于層合復(fù)合材料，其層間力學(xué)性能也能反映復(fù)合材料界面性質(zhì)，并且出現(xiàn)了與單向碳纖維復(fù)合材料相似的結(jié)果。噴涂有GO的復(fù)合材料的ILSS和彎曲性能都發(fā)生了下降，而噴涂有SGO的復(fù)合材料ILSS以及彎曲性能都得到一定提高。GO對層合復(fù)合材料界面及彎曲性能均有削弱的作用，而SGO則有利于其ILSS及彎曲性能的提高。
　　最后我們通