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1、碳纖維表面處理對C/PLA復(fù)合材料界面粘結(jié)強度的影響(Ⅱ)17碳纖維表面處理對C/PLA復(fù)合材料界面粘結(jié)強度的影響(Ⅱ)EffectofFiberSurfaceTreatmentonInterfacialBondingStrengthofC/PLAComposites(Ⅱ)萬怡灶,王玉林,周福剛,趙強,齊錦剛(天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,天津300072)王勤(山東省醫(yī)療器械研究所,濟南250013)WANYi-zao,WANGYu-lin,ZHOUFu-gang,ZHAOQiang,QIJin-gang(Schoo
2、lofMaterialsScienceandEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)WANGQin(ShandongMedicalInstrumentInstitute,Jinan250013,China)摘要:對硝酸表面處理前后碳纖維增強聚乳酸(C/PLA)復(fù)合材料的界面狀態(tài)進行了研究。重點研究了碳纖維的硝酸表面處理對C/PLA復(fù)合材料界面粘結(jié)強度的影響以及粘結(jié)機理。研究表明,硝酸表面處理可使復(fù)合材料的界面粘結(jié)強度大幅度增加,復(fù)合材料的沖擊強度、彎曲強度、
3、彎曲模量和剪切強度亦有不同程度的提高。XPS研究發(fā)現(xiàn),碳纖維與PLA基體間有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。界面化學(xué)反應(yīng)程度的增加是復(fù)合材料界面粘結(jié)強度提高的主要原因;此外,碳纖維表面粗糙度的增加也對界面粘結(jié)強度的提高有一定的貢獻。關(guān)鍵詞:碳纖維;聚乳酸;復(fù)合材料;表面處理;界面粘結(jié)強度中圖分類號:TB331;Q819文獻標識碼:A文章編號:1001-4381(2000)07-0017-03Abstract:Interfacialconditionsofcarbonfiber-reinforcedpolylactide(C/PLA)c
4、ompositeswereinvestigated.TheemphasiswasfocusedontheinfluenceoffibersurfacetreatmentwithnitricacidoninterfacialbondingstrengthoftheC/PLAcompositesandtheadhesionmechanism.Theresultsshowedthattheinterfacialbondingstrengthincreasedgreatly,whiletheimpactstrength,fl
5、exuralstrengthandmodulus,andshearstrengthincreasedslightlyafterfibersurfacetreatment.XPSanalysesdemonstratedthatachemicalreactionoccurredatfiber-PLAinterfaces.Theincreaseininterfacialbondingstrengthwasattributedtotheincreaseinthelevelofchemicalreactionatfiber-P
6、LAinterfacesandfibersurfaceroughness,buttheformerisdominant.Keywords:carbonfibers;polylactide(PLA);composites;surfacetreatment;interfacialbondingstrength[7]眾所周知,界面是復(fù)合材料的核心,界面粘結(jié)強力學(xué)性能及其影響因素研究的基礎(chǔ)上,本工作著重度的高低決定了復(fù)合材料性能的優(yōu)劣。為此,人們對研究纖維表面處理對C/PLA復(fù)合材料界面粘結(jié)狀態(tài)復(fù)合材料的界面進行了大量而細致
7、的研究工作。在研的影響以及復(fù)合材料的界面粘結(jié)機理。究碳纖維增強聚合物基復(fù)合材料中發(fā)現(xiàn),未經(jīng)表面處1材料制備及實驗方法理的碳纖維與樹脂的界面粘結(jié)較弱,因此,其力學(xué)性[1]能較低。為提高碳纖維增強樹脂復(fù)合材料的性能,1.1試樣制備可采取纖維表面處理(如液相氧化、氣相氧化等)的PLA基體由山東省醫(yī)療器械研究所提供,其分子方法以增加界面粘結(jié)強度,從而使復(fù)合材料的綜合性量為10萬,Tg=26℃,=1.30g/cm3。增強材料為上[2,3]能提高。海碳素廠提供的中強型聚丙烯腈基碳纖維。其性能如最近,碳纖維增強尼龍、聚四氟乙烯、
8、環(huán)氧樹脂、3下:=1.75g/cm,b=2000MPa,E=200GPa,d=聚砜和液晶聚合物等基體的復(fù)合材料因良好的生物6～9m。相容性而廣泛用作生物材料,其界面的研究也倍受重碳纖維表面的硝酸氧化處理工藝為:將碳纖維浸[4～6]視。不過,迄今為止,對碳纖維增強可吸收聚合物泡于65%的濃硝酸中分別煮沸4h和8h后取出,經(jīng)去(如聚乳酸-PL
