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1、第15卷第3期材料科学与工艺Vol115No132007年6月MATERIALSSCIENCE&TECHNOLOGYJun.,2007碳纤维增强环氧复合材料的界面自组装贺金梅,黄玉东,刘丽,曹海琳(哈尔滨工业大学应用化学系,黑龙江哈尔滨150001)摘要:为了在分子水平上对增强体表面、界面相进行有目的的控制,采用一种新的碳纤维表面改性方法─分子自组装.表面增强拉曼散射光谱(SERS)分析证实了一系列不同链长的羟基取代烷基硫醇化学吸附在镀银的碳纤维表面,并形成了竖直取向的自组装膜结构.微脱粘界面性能测试表明,经组装改性后的碳纤维和环氧复合后界面粘结强度得到了
2、不同程度的提高,揭示了界面区域组装分子链长和界面性能的关系.关键词:碳纤维;环氧;复合材料;分子自组装;硫醇;表面增强拉曼光谱中图分类号:TQ32713文献标识码:A文章编号:1005-0299(2007)03-0330-04Theselfassemblyatcarbonfiber/epoxyinterfaceincompositesHEJin2mei,HUANGYu2dong,LIULi,CAOHai2lin(Dept.ofAppliedChemistry,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)Ab
3、stract:Inordertogainacontrolledinterfacebetweencarbonfiberandepoxymatrixatmolecularlevel,anewmethodbasedonthemolecularself2assemblywasproposedforthecarbonfibersurfacemodification.Thesurface2enhancedRamanscatteringspectroscopy(SERS)analysisverifiedthataseriesofhydroxyl2substituteda
4、lkanethiolswithdifferentalkylchainlengthschemisorbedontotheAg2platedcarbonfibersandformedastand2upphase.Themicrobondtestingresultsshowedthattheinterfacialbondingstrengthsofmodifiedcarbonfiber/epoxycompositeswereimproved.Therelationshipbetweenalkylchainlengthandinterfacialpropertie
5、swasrevealed.Keywords:carbonfiber;epoxy;composites;molecularself2assembly;thiols;SERS先进聚合物基复合材料在航空、航天、军事、分布的分散性、无规性和随机性,各种官能团、表建筑等领域发挥着重要的作用,而界面是复合材面形貌、界面作用(包括化学反应)的复杂性;2)料特有的、极其重要的组成部分,对材料的性能起缺乏有效的、模型化的、界面相定向有序的组装与着重要的、甚至是决定性的作用.目前,人们对界控制方法,进而导致界面相自身的复杂多变性.总面作用机理尚未得到统一的认识,尤其是对其界之
6、,迫切需要在分子水平上对增强体表面、界面相面化学反应、界面应力、界面相微观结构、界面微进行有目的的控制.观性能等特性与复合材料宏观整体性能之间的关硫醇在金(111)面上的自组装单层膜(Self2联尚未很好确立,存在许多亟待澄清和解决的科assembledMonolayers,SAMs)体系研究比较[1～4]学问题.从界面理论研究的角度而言,其根本原因多,而对复合材料的界面实现自组装的研究在于:1)缺乏可控、稳定的表面活化方法,进而导在国内外还比较少见.本文把分子自组装技术引致所形成的纤维表面官能团(包括杂质)数量和进到碳纤维增强环氧复合材料的界面中,它和一
7、般的碳纤维表面处理方法(如氧化法,接枝法和[5,6]收稿日期:2005-05-18.涂覆法等)不同,它能从分子水平上对碳纤维基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50333030).表面实现可调控、定向排列界面.具体方法是将表作者简介:贺金梅(1976-),女,博士生;面镀有金属Ag的碳纤维浸渍到含有巯基官能团黄玉东(1965-),男,教授,博士生导师.联系人:黄玉东,E2mail:huangyd@hit.edu.cn.的有机分子的稀溶液中,依靠巯基与金属基底的第3期贺金梅,等:碳纤维增强环氧复合材料的界面自组装·331·键合反应及链状分子间力的共同作用
8、,硫醇分子114分析测试在纤维表面化学吸附形成紧密排列的,二维有序
