复合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、复合材料学报第26卷第3期3月2009年ActaMateriaeCompositaeSinicaVol126No11March2009文章编号:1000-3851(2009)03-0050-05复合处理碳纤维增强聚酰亚胺复合材料力学性能3高鑫,宋艳江,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:采用浓硝酸氧化和聚酰亚胺(PI)包覆复合方法对短切碳纤维(CF)进行表面改性,提高CF增强热塑性聚酰亚胺复合材料(CF/TPI)力学性能。采用比表面积及孔容分析、原子力显微镜、扫描电子显微

2、镜、热重分析仪研究了CF表面处理前后结构和形貌的变化。结果表明:CF经浓HNO3处理后比表面积增加144.2%,CF表面沟壑加深;复合处理后有PI层包覆在CF表面;包覆处理后CF耐热性能提高。力学性能测试表明,经过包覆处理后CF/TPI复合材料的拉伸强度比未处理的提高11.34%,弹性模量提高109.2%,弯曲强度提高18.78%,冲击强度提高74.15%。关键词:聚酰亚胺;碳纤维;复合处理;包覆;力学性能中图分类号:TQ327.1文献标志码:AMechanicalpropertiesofcompoundmodificatio

3、ncarbonfiberreinforcedthermoplasticpolyimide3GAOXin,SONGYanjiang,WANGXiaodong,HUANGPei(StateKeyLaboratoryofMaterials-OrientedChemicalEngineering,CollegeofChemistryandChemicalEngineering,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing210009,China)Abstract:Toimprovethemechanica

4、lpropertiesoftheshortcutcarbonfiberreinforcedthermoplasticpolyimidecomposites(CF/TPI),thecompoundmodificationmethodofnitricacidoxidationandpolyimidecoatingwasadoptedtomodifytheCF.ThetreatedanduntreatedCFwerecharacterizedbyBET,AFM,SEMandTGA.Theresultsshowthatthespeci

5、ficsurfaceareaofCFincreases144.2%afternitricacidoxidation,byincreasingtheroughnessofCF.APIlayeriscoatedontheCF,andtheCFthermalstabilityincreasesaftercoatingPI.Thetensilestrength,elasticmodulus,flexuralstrengthandimpactstrengthoftheCF/TPIcompositesareimprovedby11.34%

6、,109.2%,18.78%and74.15%respectivelyaftercompoundmodificationofthecarbonfiber.Keywords:polyimide;carbonfiber;compoundmodification;coating;mechanicalproperties[6]碳纤维(CF)增强的聚酰亚胺树脂基复合材料伸强度;黄玉东对CF用等离子处理后,经过具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲LiAlH4还原,再用硅烷偶联剂处理,制备的CF复[7]劳、使用温度范围宽等优异性能,

7、在航空航天飞行合材料层剪切强度大大增加;Varelidis等先用电器、化工医药、纺织工业、汽车工业以及精密机械化学方法处理CF,然后用溶液浸渍法在CF表面涂等领域中,金属材料或其他工程材料无法满足要求覆尼龙制备CF增强环氧树脂复合材料,其层间剪[1-3][8]的情况下,都可使用聚酰亚胺复合材料。未经切强度有很大提高;Song通过硝酸处理得到酚过表面处理的CF表面惰性较大,与树脂的界面结醛树脂包覆的CF,力学性能和摩擦性能明显提[9]合较差,增强效果有限,甚至会引起材料的内部缺高。以上处理方法均是通过对CF表面处理再进陷。因此,

8、在CF使用前需要进行表面处理,提高行化学修饰来提高纤维与树脂基体的相容性。其表面活性,增强CF和树脂之间的界面结合作本文中以具有突出力学性能的热塑性聚酰亚胺[4-5]用。(TPI)作为基体,以经过硝酸处理和PI包覆的CF近年来,CF的复合处理方法成为研究热点。为增强体,制备C

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