宇航级T800碳纤维复合材料界面调控

摘要

上浆剂对高性能碳纤维(CF)表面的修饰作用及对其复合材料界面性能的调制作用至关重要。以湿法制备的宇航级T800碳纤维为研究对象,分析上浆前后纤维表面微结构、化学组成和化学反应特性的变化规律,并对其复合材料的宏微观界面性能进行表征评价。采用X射线光电子能谱(XPS)、差式扫描量热法(DSC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征方法,分析上浆剂的反应性及其与环氧树脂(EP)、双马来酰亚胺树脂(BMI)的化学反应行为。结果表明:在树脂固化温度条件下上浆剂与纤维表面基团发生化学反应,使得纤维上浆剂提取量及纤维表面活性碳元素含量降低,并且上浆剂与EP、BMI工艺具有良好的化学反应性。经过高温处理后CF表面的上浆剂失活,CF/EP的界面剪切强度发生一定变化,CF/BMI的界面剪切强度下降13%。综上可见:具有化学活性的环氧类上浆剂可明显改善CF表面特性,进而对复合材料的界面性能产生影响,其中上浆剂与树脂体系的反应性对界面亦有影响。