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1、復(fù)合材料學(xué)報第26卷第3期3月2009年ActaMateriaeCompositaeSinicaVol126No11March2009文章編號:1000-3851(2009)03-0050-05復(fù)合處理碳纖維增強(qiáng)聚酰亞胺復(fù)合材料力學(xué)性能3高鑫,宋艷江,王曉東,黃培(南京工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,材料化學(xué)工程國家重點實驗室,南京210009)摘要:采用濃硝酸氧化和聚酰亞胺(PI)包覆復(fù)合方法對短切碳纖維(CF)進(jìn)行表面改性,提高CF增強(qiáng)熱塑性聚酰亞胺復(fù)合材料(CF/TPI)力學(xué)性能。采用比表面積及孔容分析、原子力顯微鏡、掃描電子顯微
2、鏡、熱重分析儀研究了CF表面處理前后結(jié)構(gòu)和形貌的變化。結(jié)果表明:CF經(jīng)濃HNO3處理后比表面積增加144.2%,CF表面溝壑加深;復(fù)合處理后有PI層包覆在CF表面;包覆處理后CF耐熱性能提高。力學(xué)性能測試表明,經(jīng)過包覆處理后CF/TPI復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度比未處理的提高11.34%,彈性模量提高109.2%,彎曲強(qiáng)度提高18.78%,沖擊強(qiáng)度提高74.15%。關(guān)鍵詞:聚酰亞胺;碳纖維;復(fù)合處理;包覆;力學(xué)性能中圖分類號:TQ327.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼:AMechanicalpropertiesofcompoundmodificatio
3、ncarbonfiberreinforcedthermoplasticpolyimide3GAOXin,SONGYanjiang,WANGXiaodong,HUANGPei(StateKeyLaboratoryofMaterials-OrientedChemicalEngineering,CollegeofChemistryandChemicalEngineering,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing210009,China)Abstract:Toimprovethemechanica
4、lpropertiesoftheshortcutcarbonfiberreinforcedthermoplasticpolyimidecomposites(CF/TPI),thecompoundmodificationmethodofnitricacidoxidationandpolyimidecoatingwasadoptedtomodifytheCF.ThetreatedanduntreatedCFwerecharacterizedbyBET,AFM,SEMandTGA.Theresultsshowthatthespeci
5、ficsurfaceareaofCFincreases144.2%afternitricacidoxidation,byincreasingtheroughnessofCF.APIlayeriscoatedontheCF,andtheCFthermalstabilityincreasesaftercoatingPI.Thetensilestrength,elasticmodulus,flexuralstrengthandimpactstrengthoftheCF/TPIcompositesareimprovedby11.34%
6、,109.2%,18.78%and74.15%respectivelyaftercompoundmodificationofthecarbonfiber.Keywords:polyimide;carbonfiber;compoundmodification;coating;mechanicalproperties[6]碳纖維(CF)增強(qiáng)的聚酰亞胺樹脂基復(fù)合材料伸強(qiáng)度;黃玉東對CF用等離子處理后,經(jīng)過具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲LiAlH4還原,再用硅烷偶聯(lián)劑處理,制備的CF復(fù)[7]勞、使用溫度范圍寬等優(yōu)異性能,
7、在航空航天飛行合材料層剪切強(qiáng)度大大增加;Varelidis等先用電器、化工醫(yī)藥、紡織工業(yè)、汽車工業(yè)以及精密機(jī)械化學(xué)方法處理CF,然后用溶液浸漬法在CF表面涂等領(lǐng)域中,金屬材料或其他工程材料無法滿足要求覆尼龍制備CF增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,其層間剪[1-3][8]的情況下,都可使用聚酰亞胺復(fù)合材料。未經(jīng)切強(qiáng)度有很大提高;Song通過硝酸處理得到酚過表面處理的CF表面惰性較大,與樹脂的界面結(jié)醛樹脂包覆的CF,力學(xué)性能和摩擦性能明顯提[9]合較差,增強(qiáng)效果有限,甚至?xí)鸩牧系膬?nèi)部缺高。以上處理方法均是通過對CF表面處理再進(jìn)陷。因此,
8、在CF使用前需要進(jìn)行表面處理,提高行化學(xué)修飾來提高纖維與樹脂基體的相容性。其表面活性,增強(qiáng)CF和樹脂之間的界面結(jié)合作本文中以具有突出力學(xué)性能的熱塑性聚酰亞胺[4-5]用。(TPI)作為基體,以經(jīng)過硝酸處理和PI包覆的CF近年來,CF的復(fù)合處理方法成為研究熱點。為增強(qiáng)體,制備C
