表面处理碳纤维增强聚酰亚胺复合材料力学性能.pdf

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1、复舍材料亏报第25卷第5期1O月2008年∞‰∞Vol_25No．5October20O8文章编号：1000—3851(2008)05—0064—05表面处理碳纤维增强聚酰亚胺复合材料力学性能宋艳江，高鑫，朱鹏，王晓东，黄培(南京工业大学化学化工学院，材料化学工程国家重点实验室，南京210009)摘要：采用空气氧化法和硝酸氧化法对碳纤维进行表面处理，研究了碳纤维(CF)增强热塑性聚酰亚胺(TPI)复合材料的力学性能。采用Boehm滴定方法测定了经过硝酸处理后CF表面酸性官能团数量。结果表明：CF表面酸性官能团的数量随着浓硝酸处理时间的增加而增加；浓硝酸处理效果比空气氧化好，当浓硝酸处

2、理CF的时间为20min时，CF／TPI复合材料拉伸强度和弯曲强度分别提高1O和14，XPS表明此时CF表面活性官能团比未处理增加35．89％。AFM表明，浓硝酸对CF表面刻蚀沟明显；SEM表明，CF与TPI基体之间形成良好的界面，CF起到了增强效果。关键词：聚酰亚胺；碳纤维；表面处理；浓硝酸；力学性能中图分类号：TB332；TQ327．1文献标志码：AMechanicalpropertiesofcarbonfibermodifiedthermoplasticpolyimidewithsurfacetreatmentSONGYanjiang，GAOXin，ZHUPeng，WANGXi

3、aodong，HUANGPei(StateKeyLaboratoryofMaterials—OrientedChemicalEngineering，CollegeofChemistryandChemicalEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China)Abstract：Theshortcutcarbonfibers(CF)weretreatedbyairoxidationandnitricacidoxidation，andthemechanicalpropertiesofCFreinforcedthermo

4、plasticpolyimide(TPI)resinmatrixcomposites(CF／TPI)werestudied．TheresultsofBoehmtitrationmethodshowthattheacidicfunctionalgroupsonthetreatedsurfaceofCFincreaseasthetreatingtimeextends，andthenitricacidoxidationisbetterthantheairoxidation．Comparedwiththeuntreatedcomposite．thetensilestrengthandflex

5、uralstrengthareimprovedby10and14，whenthetreatmenttimeofnitricacidis20rain．X—rayphotoelectronspectroscopy(XPS)indicatesthattheacidicoxygenfunctionalgroupsonCFincreaseby35．89．Theatomicforcemicroscopy(AFM)imagesshowthatthenitricacidiscapableofincreasingtheroughnessofCF．Thescanningelectronmicroscop

6、y(SEM)photographofthefracturesurfacerevealsthatthereisinterfacebondingbetweentreatedCFandTPI．Keywords：polyimide；carbonfiber；surfacetreatment；concentratednitricacid；mechanicalproperties聚酰亚胺以其优异的耐高、低温，耐腐蚀，自起复合材料自身缺陷，因此在碳纤维使用时一般对润滑性能，以及突出的力学性能受到国内外的普遍其进行表面改性]。王军祥等利用空气氧化处理关注_1]。而热塑性聚酰亚胺(TPI)相比热固性聚C

7、F增强尼龙[9]，关新春等液相氧化CF增强水泥石酰亚胺具有更好的加工性能，可以一次成型结构复性能口，王玉国等利用表面处理三维编织碳纤维杂的制品，TPI及其复合材料对满足航空航天、电增强环氧复合材料力学性能口，丁美平等利用不子工业等领域对尖端材料的需求具有重要意义_3]。同方法处理CF增强PTFE复合材料[1，都是通过碳纤维(CF)以其高比强度、耐磨损、耐疲劳、改善CF表面物理或者化学性质，使CF和树脂之热膨胀系数小以及自润滑等优异性能成为重要的增间形成良好