乙烯基酯树脂/改性碳纤维复合材料制备及性能研究

摘要

碳纤维具有质轻高模、硬度高、耐高温、化学稳定好、热膨胀系数低等优点，因此，碳纤维通常用于复合材料的增强体。碳纤维增强乙烯基酯树脂复合材料的机械性能不仅取决于碳纤维本身的力学性能，而且还要受到碳纤维与乙烯基酯树脂基体之间界面粘结性质的影响，良好的界面粘结性质有利于载荷传递。碳纤维在一些特殊领域的应用受到碳纤维和乙烯基酯树脂基体之间界面粘结强度的限制。
　　合成N-(4-氨基-苯基)-2-甲基-丙烯酰胺(APMA)用于改性碳纤维，增强碳纤维和乙烯基酯树脂基体之间的界面粘结强度。使用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱表征碳纤维表面的化学组成和官能团变化，证明乙烯基官能团成功接枝到碳纤维表面。使用改性后的碳纤维制备复合材料，制备乙烯基酯树脂和碳纤维复合体系的微滴测试样品，然后测试复合材料的机械性质和界面剪切强度，研究乙烯基酯树脂基体和碳纤维的界面粘结情况。扫描电子显微镜照片表明碳纤维和乙烯基酯树脂基体之间结合情况，脆断面的SEM照片表明乙烯基酯树脂基体和碳纤维界面粘结良好，微滴测试后的碳纤维扫描电子显微镜照片表明碳纤维表面粘附有树脂，表明树脂基体和碳纤维界面粘结强度高而没有脱去。结果表明，APMA改性后的碳纤维的弯曲强度比未处理的碳纤维提高了19.4％，界面剪切强度提高了90.53%。
　　使用羧甲基纤维素改性碳纤维，增强碳纤维和乙烯基酯树脂基体之间的界面粘结强度。采用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱表征碳纤维表面化学组成和官能团变化。通过界面剪切强度测试研究复合材料体系的界面粘结强度。碳纤维表面形貌变化通过SEM照片对比分析，界面剪切强度测试表明，乙烯基官能化碳纤维的界面剪切强度比未处理碳纤维的界面剪切强度提高了34.7%。

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第一章 绪 论

1.1 碳纤维增强树脂基复合材料的发展趋势

1.2 复合材料制备工艺对机械性能的影响

1.3 改性碳纤维和树脂对复合材料性能的影响

1.4 碳纤维和树脂基体的界面

1.5 碳纤维增强乙烯基酯树脂复合材料研究现状

1.6 本文研究意义与内容

第二章 N-(4-氨基-苯基)-2-甲基-丙烯酰胺改性碳纤维的研究

2.1 实验仪器

2.2 实验药品

2.3 N-(4-氨基-苯基)-2-甲基-丙烯酰胺(APMA)的合成

2.4 实验内容与设计

2.5 复合材料的制备

2.6 结果与讨论

2.7 本章小结

第三章 羧甲基纤维素改性碳纤维的研究

3.1 实验内容与设计

3.2 碳纤维丝束的处理实验

3.3 实验结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 结 论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果