胺基化碳纤维增强尼龙6复合材料的制备与表征

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得丞洼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：嘞签字同期：勿，三年乡月二日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解丞洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权丞洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索

2、，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：砑魄导师签名：签字目期：∥2年；月≯日签字日期：矽，二年弓月2-．日一、本文采用傅克反应及硝酸氧化与傅克反应相结合的方法在碳纤维表面接枝胺基，并通过傅里叶变换红外测试、元素分析等手段对改性后的碳纤维进行了表征，为碳纤维表面处理提供了新的研究方法。二、首次采用溶液共混法将胺基化的碳纤维混入尼龙6中，制得了碳纤维／尼龙6复合纤维，采用场发射扫描电

3、子显微镜法、差示扫描量热分析、X射线衍射分析、热重分析、单纤维拉伸分析等手段研究了碳纤维的加入对尼龙6的结晶性能、热性能以及力学性能的影响。为制备新型高模量、高强度的复合纤维，进而解决碳纤维的回收问题提供了新的研究方向。·车、航空航天等尖端产品领域，但其回收再生技术一直是个难题。对于回用的碳纤维，目前常用的方法是制成短切纤维再利用，但是在性能上没有竞争优势，使用的领域也有局限性。本论文考虑将碳纤维做成更具有优势的碳纤维增强体结构。碳纤维增强复合材料性能的提高依赖于界面结合强度的提高。控制界面结合强度的关键因素

4、是对碳纤维进行表面处理，增加碳纤维表面有效官能团。所以本论文首先将碳纤维磨碎，先对其进行硝酸预处理，使碳纤维表面产生含氧官能团，然后再胺基功能化，采用溶液共混法将胺基化的碳纤维混入尼龙6(PA6)中，制得碳纤维／尼龙6复合纤维．并对复合纤维的性能进行了研究。得出结论如下：当硝酸为浓度为14mol／L，处理时间为5h，碳纤维表面的羧基质量分数最多，而且产生的刻蚀适当，并未改变碳纤维的内部微观结构，不会影响纤维的力学性能，适于后续的胺基化处理。三种方法都成功地在碳纤维表面接枝胺基基团，并且胺基化处理接枝上的胺基基

5、团主要以酰胺基的形式存在。碳纤维表面接枝胺基基团的质量分数由多到少分别为CF-NH2(Ⅲ)>CF-NH2(II)>CF-NH2(I)。经过处理后CF-NH2(II)和CF．M-I：(I)表面形貌基本未发生改变，而CF-NH2(Ⅲ)表面产生的刻蚀较多。制得的CF／PA6复合纤维的表面光滑，改性后的碳纤维与尼龙有更好的粘结性；加入了CF以后，CF／PA6复合纤维的熔点随着CF质量分数的增加基本不变，结晶度增加，结晶温度有所升高，对其晶型没有影响，同时增加了复合纤维的热稳定性；复合纤维的储能模量明显增大，玻璃化转变

6、温度有所提高。纤维的断裂强度增加，断裂伸长率降低。当碳纤维的质量分数一定时(均为0．5wt％时)，断裂强度由高到低分别为CF-NH2(III)／PA6>CF．NHffII)／PA6>P．CF／PA6。CF-NH2(IH)／PA60．5wt％复合纤维的断裂强度高达5．50cN／dtex，比PA6纤维的断裂强度(4．44cN／dtex)增加了24％。本论文成功地在碳纤维表面接枝胺基，并将胺基化的碳纤维添加到尼龙6中制得复合纤维，胺基功能化碳纤维的加入有效地增加了复合纤维的热性能和力学性能。这为解决碳纤维的回收问题

7、提供了新的研究方向。关键词：碳纤维；胺基化：PA6；溶液共混；热性能；力学性能AbstractCarbonfiberasanewexpensivecompositestrengthingmaterialhasbeenusedinaerospace，automotiveandotheradvancedareasofhighlysophisticatedproducts．Recyclingtechnologyisaproblem，however．Fortherecyclingofcarbonfiber,themo

8、stcommonlymethodismanufactureofshortfiberforre-USe．Butthereisnocompetitiveadvantageinproperty,andthefieldsofapplicationalsohavelimitations．SoexperimentalresearchwasdoneaboutthatthecarbonfiberWasusedfor