Interfacial Properties Modification of Carbon Fiber/ Polyarylacetylene Composites

This work was dedicated to performing surface oxidation and coating treatments on carbon fibers (CF) and investigating the changes of fiber surface properties after these treatments, including surface composition, relative volume of functional groups, and sur- face topography with X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and atom force microscopy (AFM) technology. The results show that, after oxidation treatments, interfacial properties between CF and non-polar polyarylacetylene (PAA) resin are remarkably modified by removing weak surface layers and increasing fiber surface roughness. Coating treatment by high char phenolic resin solution after oxida- tion makes interface of CF/PAA composites to be upgraded and the interfacial properties further bettered.     

异形截面碳纤维及其对复合材料力学性能的影响

介绍一种异形截面碳纤维,并对其环氧复合材料的力学性能进行研究.对该碳纤维表面特性和本体结构及碳纤维/环氧复合材料的常规力学性能、破坏模式和纤维堆砌方式进行初步分析,并与T300碳纤维及其环氧复合材料进行比较.结果表明,与T300相比该异形截面碳纤维的截面为"腰"形,表面光滑,化学活性差,石墨化程度低,但其比表面积大,对液体的浸润性能好;异形截面碳纤维/环氧复合材料的力学性能达到或者接近T300环氧复合材料;异形截面碳纤维与树脂基体的界面结合较弱,纤维在材料中的分布均匀性差.     

细旦粘胶基碳纤维及原丝结构的研究

对细旦与常规两种粘胶原丝进行了碳化试验，所制得的碳纤维强度细旦原丝的比常规原丝的高出34．9％。对两种原丝的形态结构及超分子结构也进行了研究。光学及扫描电子显微镜观察结果表明，细旦原丝比常规原丝截面圆整、表面光洁；广角X射线衍射分析的结果表明，两者结晶结构相同，细旦原丝结晶度高于常规原丝；小角X散射结果显示，细旦原丝10nm以上孔径的孔洞体积分数比较常规原丝低。     

碳钢、低合金钢大气腐蚀数学模型研究

通过对碳钢、低合金钢长期大气腐蚀锈层生长历程的研究,利用Fick扩散定律,给出了碳钢、低合金钢大气腐蚀的数学模型。然后,用碳钢、低合金钢自然环境下暴露1,2,4,8,16年的腐蚀深度数据进行了验证,提出了碳钢、低合金钢腐蚀分为三个阶段的复合模型,并分别预测了三个阶段的腐蚀规律。第一阶段用线性规律比较合适;第二阶段采用了数学模型中的抛物线规律,拟合结果表明抛物线拟合精度高于传统的幂函数拟合的精度;第三阶段也用线性规律。     

雷达隐身复合材料的进展

分析了雷达隐身复合材料发展的必然性及其在隐身技术中的重要地位,较详细介绍了材料的隐身原理,以及当前涂敷型结构型隐身复合材料的组成、结构和特性。最后展望了新隐身技术及其材料的应用前景和今后发展方向。     

短纤维增强热塑性树脂复合材料断裂机理研究

测定了两种短碳纤维(CF)增强热塑性树脂复合材料(CF/PPS和CF/PES-C)的抗拉强度(σ_y)、杨氏模量(E)反断裂韧性(K_(IC)等性能随碳纤维体积分数(0～40vol％)的变化。杨氏模量随CF含量增加而线性增加,Krenchel系数为0.05。σ_y和K_(IC)随CF增多而增大,在25vol％处出现峰值。根据裂纹钉扎模型,结合对负载-位移曲线及断口形貌,着重从界面结合力特征进行分析;计算得两种复合材料的等效裂纹张力分別为26kJ/m和2.1kJ/m。     

碳纤维增强可溶性聚芳醚树脂基复合材料的表面与界面

首次对碳纤维增强含二氮杂萘酮联苯型聚芳醚砜酮(PPESK)基高性能热塑性树脂基复合材料的界面进行了研究。采用空气冷等离子体处理方法对碳纤维表面进行处理。用XPS测试分析了不同等离子体处理时间对CF-原丝表面元素组成的影响及其变化规律。用FT-IR测试分析了经等离子体处理前后碳纤维表面的官能团的变化。采用动态接触角测试分析了不同处理时间下,碳纤维浸润性的变化规律,进一步分析了复合材料界面的粘结机理。采用AFM测试分析等离子体处理时间对碳纤维表面粗糙度的影响。利用ILSS测试方法表征了碳纤维/PPESK复合材料的层间剪切强度,确定了最佳的等离子体处理条件。利用SEM观察了碳纤维/PPESK树脂基复合材料的层间剪切破坏形貌。结果表明:对碳纤维的最佳的等离子体处理条件为:处理功率200W,处理时间15m in。在这一条件下处理碳纤维,复合材料的ILSS值最达可提高13.5%。经过适当的等离子体处理后,碳纤维表面的极性基团的含量、浸润性能和粗糙度均得到改善,增强纤维与树脂基体间界面的粘结性能得到提高,从而提高了复合材料的力学性能。     

3D碳纤维预制体中料浆浸渗引入SiC微粉工艺研究

为了在厚度为10mm的3D碳纤维预制体中大量引入SiC微粉,在料浆不变的基础上采用真空浸渗法、加压浸渗法、加压过滤法、真空吸滤法等四种料浆浸渗法进行试验,并对引入微粉的量及其分布进行分析对比。结果表明,对于含1μm SiC微粉4vol%的料浆,加压过滤法效果最佳,3次浸渗即能引入27.4vol%的SiC微粉,SiC微粉均匀致密填充。     

定向渗积快速制备C/C复合材料力学性能的研究

以天然气作为气源采用自行研发的C/C复合材料快速制备新技术制备C/C复合材料样件,测试分析了新工艺制备C/C复合材料的力学性能,并与以丙烯为炭源气采用传统等温等压CVI工艺制备C/C复合材料的力学性能进行了对比。研究结果表明:相比于传统工艺,采用新工艺制备C/C复合材料的拉伸强度和模量分别提高了12.0%和20.1%;垂直弯曲强度和模量分别提高了11.7%和12.4%。     

芳基硫醇在CF/Epoxy复合材料界面上的自组装研究

提出了一种新的碳纤维表面改性方法--分子自组装,即在表面金属化的碳纤维上进行有机分子的自组装.表面增强拉曼散射光谱(SERS)分析证实了末端官能团不同的芳基硫醇化学吸附在银的表面,并形成了平躺取向和倾斜取向的自组装膜结构.X-射线光电子能谱(XPS)测试进一步证实了两种自组装膜通过S原子和Ag形成共价键吸附在碳纤维表面.表面经组装改性后的碳纤维和环氧复合后界面粘结强度得到了不同程度的提高,揭示了界面区域膜结构和性能的关系.