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1、Vol.41，No.5第41卷第5期October，2015SichuanBuildingMaterials2015年10月碳纤维/环氧树脂复合材料的制备及研究王淑娟,雒锋(吉林建筑大学城建学院,吉林长春130000)摘要:本文考察了空气氧化和液相氧化两种方法对丙酮1∶1组成的清洗剂超声清洗2h。碳纤维表面官能团和微观形貌的影响。结果表明氧化处理碳纤维的气相氧化处理:首先取一定量经清洗后的碳增加了碳纤维表面活性官能团,并且处理后表面较原碳纤纤维,将碳纤维放入已经升温到450℃的高温炉的坩埚中,维表面粗糙度增加,这有利于碳纤维与环氧树脂界面的
2、结保温30s,取出降至室温,装塑封袋备用。合。碳纤维在环氧树脂复合材料中的最佳长度为5mm,最碳纤维的液相氧化处理:将经过清洁处理的碳纤维放佳掺量为1．0%。超过此值会严重影响碳纤维在复合材料中入装有浓硝酸浓度为65%~68%的容器中,在恒温水浴锅的分散性。增强后的碳纤维复合材料拉伸强度提高了54%,60℃中处理6h;将处理后的碳纤维用蒸馏水清洗,直到处抗冲击强度提高了20%。SEM结果表明氧化处理可以提高理后的pH值为中性为止;将碳纤维放入95℃烘箱,烘干碳纤维与环氧树脂基体间的界面作用力,从而对环氧树脂恒重后装塑封袋备用。基体起增强效果
3、。1．2．2复合材料的制备关键词:碳纤维;表面改性;复合材料1)取经过氧化处理后的碳纤维,再按照一定比例取溶中图分类号:TQ323．5文献标志码:B剂乙酸乙酯,将碳纤维与溶剂混合,在烧杯中充分搅拌均文章编号:1672-4011(2015)05-0020-04匀后超声分散1．0h;DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2015.05.0112)再取一定质量的环氧树脂加入到上述分散后的碳纤维-乙酸乙酯悬浮液中,充分搅拌均匀后超声分散1．0h;0前言3)将上述2)分散后的混合物悬浮液的烧杯放在65环氧树脂材料的应用越来越受到人
4、们的关注。相比其℃的恒温水浴环境中,搅拌蒸发其中的溶剂;#他材料,环氧树脂自身有较多优点,比如较好的黏结性、4)溶剂蒸发结束前10min,加入聚酰胺651,搅拌均耐磨性、力学性能、电绝缘性能、化学稳定性和耐高低温匀;性等。然而,环氧树脂也有明显的缺点,固化后的环氧树5)将上述混合物放在真空干燥箱中抽真空除气;脂表现出强烈的脆性。特别是在冲击和疲劳载荷作用下非6)最后将上述混合液浇入不锈钢模具中,放入平板硫常容易产生内部缺陷导致环氧树脂材料的破坏。鉴于此,化机中150℃加热固化2h。环氧树脂材料的应用受到一定的限制,特别是在一些较高2结果与讨
5、论端的领域,比如航天、航空等。碳纤维改性环氧树脂是近年来人们研究的热点,碳纤2．1氧化改性对碳纤维性能的影响维作为增强材料可以明显改善环氧树脂的脆性。但碳纤维碳纤维的表面氧化可以提高增加表面极性基团,而红与环氧树脂制备复合材料时也存在很大的弊端,由于碳纤外吸收光谱可以准确测定物质所含官能团。通过测定FTIR维表面光滑,呈憎液性状态。目前对碳纤维的改性方法有图谱可以表征碳纤维的氧化效果。气相氧化法、液相氧化法、偶联剂涂覆法等。通过这些改图1中3440cm-1处的吸收峰属于羟基的不对称伸缩性可以改变碳纤维的表面表态、极性及微观结构。振动,164
6、0cm-1属于羟基的弯曲振动。可以看出碳纤维氧本文采用氧化法对碳纤维表面进行处理,考察了气相化前后的红外光谱图有明显的变化。不管是空气氧化还是氧化和液相氧化对碳纤维表面官能团和表观形貌的影响。液相氧化,表面氧化后在3440cm-1和1640cm-1处的吸收在此基础上制备了碳纤维/环氧树脂复合材料,考察了碳纤峰明显增强,这表明氧化使碳纤维表面引入了更多的羟基,维掺量、长度对复合材料力学性能的影响。同时考察了碳这些羟基的存在可以明显改善碳纤维的憎液性,提高碳纤纤维的处理条件对碳纤维增强环氧树脂性能效果的影响。维与环氧树脂基体材料间的结合力。通过
7、SEM图分析研究了增强机理。1原材料与实验1．1实验主要原料碳纤维:吉林市吉化生产的碳纤维。碳纤维的强度为1GPa,模量为100GPa。环氧树脂:双酚A型环氧树脂中E-51。#固化剂:采用聚酰胺树脂651,稀释剂采用乙酸乙酯。1．2实验方法1．2．1碳纤维的表面处理碳纤维的清洗:取一定质量的碳纤维,用无水乙醇与图1碳纤维表面氧化前后的FTIR图作者简介:王淑娟(1985-),女,吉林长春人,硕士研究生,主要研究方向:建筑材料方向。·20·第41卷第5期Vol.41，No.52015年10月SichuanBuildingMaterialsOc
8、tober，2015表面氧化不仅对表面官能团产生一定的影响,而且对碳纤维表面微观结构同样会产生影响,图2(a)显示的是氧化处理前的碳纤维表面形貌,从图中可以看出除去表面存在部分附
