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1、碳纤维表面处理对C/PLA复合材料界面粘结强度的影响(Ⅱ)17碳纤维表面处理对C/PLA复合材料界面粘结强度的影响(Ⅱ)EffectofFiberSurfaceTreatmentonInterfacialBondingStrengthofC/PLAComposites(Ⅱ)万怡灶,王玉林,周福刚,赵强,齐锦刚(天津大学材料科学与工程学院,天津300072)王勤(山东省医疗器械研究所,济南250013)WANYi-zao,WANGYu-lin,ZHOUFu-gang,ZHAOQiang,QIJin-gang(Schoo
2、lofMaterialsScienceandEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)WANGQin(ShandongMedicalInstrumentInstitute,Jinan250013,China)摘要:对硝酸表面处理前后碳纤维增强聚乳酸(C/PLA)复合材料的界面状态进行了研究。重点研究了碳纤维的硝酸表面处理对C/PLA复合材料界面粘结强度的影响以及粘结机理。研究表明,硝酸表面处理可使复合材料的界面粘结强度大幅度增加,复合材料的冲击强度、弯曲强度、
3、弯曲模量和剪切强度亦有不同程度的提高。XPS研究发现,碳纤维与PLA基体间有化学反应发生。界面化学反应程度的增加是复合材料界面粘结强度提高的主要原因;此外,碳纤维表面粗糙度的增加也对界面粘结强度的提高有一定的贡献。关键词:碳纤维;聚乳酸;复合材料;表面处理;界面粘结强度中图分类号:TB331;Q819文献标识码:A文章编号:1001-4381(2000)07-0017-03Abstract:Interfacialconditionsofcarbonfiber-reinforcedpolylactide(C/PLA)c
4、ompositeswereinvestigated.TheemphasiswasfocusedontheinfluenceoffibersurfacetreatmentwithnitricacidoninterfacialbondingstrengthoftheC/PLAcompositesandtheadhesionmechanism.Theresultsshowedthattheinterfacialbondingstrengthincreasedgreatly,whiletheimpactstrength,fl
5、exuralstrengthandmodulus,andshearstrengthincreasedslightlyafterfibersurfacetreatment.XPSanalysesdemonstratedthatachemicalreactionoccurredatfiber-PLAinterfaces.Theincreaseininterfacialbondingstrengthwasattributedtotheincreaseinthelevelofchemicalreactionatfiber-P
6、LAinterfacesandfibersurfaceroughness,buttheformerisdominant.Keywords:carbonfibers;polylactide(PLA);composites;surfacetreatment;interfacialbondingstrength[7]众所周知,界面是复合材料的核心,界面粘结强力学性能及其影响因素研究的基础上,本工作着重度的高低决定了复合材料性能的优劣。为此,人们对研究纤维表面处理对C/PLA复合材料界面粘结状态复合材料的界面进行了大量而细致
7、的研究工作。在研的影响以及复合材料的界面粘结机理。究碳纤维增强聚合物基复合材料中发现,未经表面处1材料制备及实验方法理的碳纤维与树脂的界面粘结较弱,因此,其力学性[1]能较低。为提高碳纤维增强树脂复合材料的性能,1.1试样制备可采取纤维表面处理(如液相氧化、气相氧化等)的PLA基体由山东省医疗器械研究所提供,其分子方法以增加界面粘结强度,从而使复合材料的综合性量为10万,Tg=26℃,=1.30g/cm3。增强材料为上[2,3]能提高。海碳素厂提供的中强型聚丙烯腈基碳纤维。其性能如最近,碳纤维增强尼龙、聚四氟乙烯、
8、环氧树脂、3下:=1.75g/cm,b=2000MPa,E=200GPa,d=聚砜和液晶聚合物等基体的复合材料因良好的生物6～9m。相容性而广泛用作生物材料,其界面的研究也倍受重碳纤维表面的硝酸氧化处理工艺为:将碳纤维浸[4～6]视。不过,迄今为止,对碳纤维增强可吸收聚合物泡于65%的浓硝酸中分别煮沸4h和8h后取出,经去(如聚乳酸-PL
