γ-射线辐照对T700碳纤维及其复合材料界面性能的影响

摘要

T700碳纤维以其高强度高模量等优异的性能逐步走入人们的视线。但是，其纤维表面十分光滑，严重影响其增强复合材料的界面性能。本文利用60Coγ-射线辐照方法对T700碳纤维进行表面改性，以期提高T700/环氧树脂复合材料的界面性能。
　　测试改性前后 T700单丝拉伸强度，并按照双参数的Weibull分布法计算出纤维的统计平均强度，结果表明γ-射线辐照法对T700碳纤维的本体强度的影响不大。利用层间剪切强度(ILSS)、界面剪切强度(IFSS)及弯曲强度来评价复合材料界面性能，结果表明，采用氮气气氛、环氧氯丙烷作接枝液、辐照剂量为30kGy是改性 T700的最佳辐照条件。通过对复合材料剪切断口形貌的观察发现，γ-射线辐照改性可以使复合材料的破坏断面形貌更平整，T700与环氧树脂之间的粘结强度得到了有效提高。模拟材料在实际应用过程中受到环境的影响，研究了T700/环氧树脂复合材料的湿热老化性能，结果表明，γ-射线辐照接枝改性可以缓解环境对其复合材料ILSS和弯曲强度的破坏。
　　采用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察了T700碳纤维辐照改性前后的表面形貌特征，发现纤维表面粗糙度增加，使得纤维与基体树脂之间的机械啮合作用增强；通过测量改性前后T700与水、乙二醇、二碘甲烷三种液体之间的接触角，计算出纤维的表面能，结果表明γ-射线辐照改性使T700与三种液体之间的接触角减少，表面能均有不同程度的提高，改善了T700在环氧树脂中的浸润性能；采用XPS分析T700改性前后的表面元素及官能团变化情况，结果表明γ-射线辐照接枝改性方法可以有效的提高纤维表面O/C值；根据以上结果，分析了γ-射线辐照接枝改性T700表面官能团的演变过程。

目录

γ-射线辐照对T700碳纤维及其复合材料界面性能的影响

EFFECTS OF γ-RAY IRRADIATION ONT700 CARBON FIBER AND ITS COMPOSITE INTERFACE PERFORMANCE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 碳纤维T700的研究现状

1.3 碳纤维表面改性方法的研究现状

1.4 γ-射线辐照改性碳纤维的研究现状

1.5 主要研究内容

第2章 实验材料及实验方法

2.1 实验原材料及实验设备

2.2 辐照源和辐照试样的制备方法

2.3 复合材料的制备

2.4 复合材料性能的测试方法

2.5 纤维性能的测试方法

第3章 γ-射线辐照对复合材料性能的影响

3.1 γ-射线辐照对T700单丝力学性能的影响

3.2 γ-射线辐照对单丝复合材料界面剪切性能的影响

3.3 γ-射线辐照对复合材料层间剪切强度的影响

3.4 γ-射线辐照对复合材料弯曲性能的影响

3.5 复合材料断口形貌分析

3.6 水煮老化对复合材料性能的影响

3.7 本章小结

第4章 γ-射线辐照接枝对T700表面特征的影响

4.1 γ-射线辐照接枝对T700表面物理性能的影响

4.2 γ-射线辐照接枝对T700表面化学性能的影响

4.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致 谢