碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅶ．碳纤维单丝受力状态下的界面结合状态

通过扭转动态力学、层间剪切强度（ＩＬＳＳ）、微量冲击、ＳＥＭ等研究发现，未处理碳纤维复合材料的界面结合强度已经弱到不能有效传递载荷的地步，而１００ｎｍ厚接技碳纤维复合材料却具有优良的整体性和ＩＬＳＳ，在冲击过程中有足够的弹性承载能力和一定的纤维拔出与界面脱粘可能，从而有较高的抗冲击性能。氧等离子处理纤维复合材料的界面结合过强，冲击时几乎没有纤维拔出和滑移，也就没有很高的杭冲击能力和ＩＬＳＳ。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究：Ⅶ.碳纤维单…

通过扭转力学、层间剪切强度（ＩＬＳＳ）、微量冲击、ＳＥＭ等研究发现，未处理碳纤维复合材料的界面结合强度已经弱到不能有效传递载荷的地步，而１００ｎｍ厚接技碳纤维复合材料却具有优良的整体性和ＩＬＳＳ，在冲击过程中有足够的弹性承载能力和一定的纤维拔出与界面脱粘可能，从而有较高的抗冲击性能。氧等离子处理纤维复合材料的界面结合过强，冲击时几乎没有纤维拔出和滑移，也就没有很高的抗冲击能力和ＩＵＬＳＳ。     

碳纤维毡增强聚丙烯复合材料的力学性能

将长碳纤维开松针刺成毡,并通过双钢带压机制备了碳纤维毡增强聚丙烯复合材料(CFRPP),考察了碳纤维长度、含量、纤维毡的针刺及针刺类型、基体改性等因素对复合材料力学性能的影响,并对复合材料断面进行了扫描电镜观察以分析CFRPP界面结合情况。结果表明:实验范围内的纤维长度对碳纤维增强复合材料的力学性能基本没有影响;复合材料综合力学性能最佳的碳纤维质量分数约为30%;碳纤维毡经三角形针针刺后复合材料的拉伸性能得到较大幅度提高;相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)能够改善碳纤维与聚丙烯的界面结合,提高复合材料的力学性能,其最适宜的相容剂MPP的质量分数约为20%;将长度为80 mm的碳纤维用三角针刺成毡后,以MPP改性的聚丙烯(w_MPP=20%)浸渍制备得到碳纤维质量分数为30%的复合材料,拉伸强度为203.3 MPa,拉伸模量达16.6 GPa,弯曲强度为223.2 MPa,弯曲模量达到12.0 GPa,缺口冲击强度为752.2 J/m。     

碳纤维表面改性对复合材料性能的影响

采用氨基硅烷偶联剂对碳纤维进行表面改性,并以改性前后的碳纤维分别作为增强纤维,以尼龙66（PA66）树脂作为基体制成复合材料。采用X-射线衍射（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、动态机械性能分析（DMA）、力学性能测试等手段对复合材料界面的结构与性能进行了表征。研究了碳纤维表面改性对复合材料性能的影响,结果表明：碳纤维改性后表面活性官能团数增加,O-C=O和C=O的含量分别增加了95.24%和508.45%;碳纤维表面粗糙度增加,且与热塑性PA66树脂之间的结合强度显著增强;同时,改性后复合材料的的力学性能提升,弯曲强度和弯曲模量分别提升了30 MPa和424 MPa,冲击强度提高了6 MPa,储能模量显著增加,玻璃化转变温度提高约5℃。     

溶胶固化法制备碳纤维-锂铝硅玻璃陶瓷复合材料

采用溶胶-凝胶工艺，在预处理的碳纤维表面涂覆了SiO2与Li2O-Al2O3-SiO2膜。研究了纤维表面不同预处理及溶胶的性质对碳纤维维润湿性的影响，借助扫描电镜规察了涂膜前后碳纤维的表面形貌，发现氧华物膜与纤维结合良好，膜厚约≤1μm。由溶胶-凝胶工艺制备的碳纤维-锂铝硅玻璃陶瓷复含材料，其三点抗弯强度与断裂韧性分别为646MPa与20.1MPa·m^1/2。并对影响复合材料强度的界面因素进行了讨论。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究：I.低温等离…

通过碳纤维表面的扫描电观察与复丝力学性能测定，发现等离子处理对纤维的模量几乎没有影响，而强度随着处理功率的增加和时间的延长稍有下降，在外观上仅表现为纤维表面纵向沟槽的加深。氩气等离子比氧化性空气等离子的损伤小。通过碳纤维表面的Ｘ射线光电子能谱分析，结合喇曼光谱的研究，还发现等离子处理的有效深度达到１５ｎｍ左右。其作用是蚀刻去碳纤维表面脂肪链结构，产生石墨等晶体结构富集的高能表面。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究：V.碳纤维表面…

利用等离子处理方法，在碳纤维表面引入羟基，由氧化还原反应引发丙烯酸、丙烯酰胺等单体的聚合，可产生厚达３００ｎｍ的接枝层。通过ＦＴ－ＩＲ、ＸＰＳ、ＳＥＭ以及力学性能的研究发现，碳纤维接枝后与等离子处理情况相反，强度及延伸率有明显增加，而模量却下降。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅴ．碳纤维表面等离子法接枝处理

利用等离子处理方法，在碳纤维表面引入羟基，由氧化还原反应引发丙烯酸、丙烯酰胺等单体的聚合，可产生厚达３００ｎｍ的接枝层．通过ＦＴ－ＩＲ、ＸＰＳ、ＳＥＭ以及力学性能的研究发现，碳纤维接枝后与等离子处理情况相反，强度及延伸率有明显增加，而模量却下降．     

等离子接枝处理的CF/PAA复合材料层间剪切强度及其形貌研究

采用等离子技术对碳纤维(CF)进行接枝芳基乙炔(PAA)处理，研究了影响CF／PAA复合材料层间剪切强度(ILSS)的因素。结果表明，经等离子接枝PAA处理后，复合材料的ILSS有了很大提高。SEM显示经接枝处理后CF和PAA树脂之间的界面结合紧密，改善了复合材料的界面结合性能。     

增韧剂对尼龙6/碳纤维复合材料性能的影响

分别以马来酸酐接枝三元乙丙橡胶（EPDM-g-MAH）、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-MAH）、马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SEBS-g-MAH）为增韧剂,采用双螺杆挤出机制备了3种增韧改性尼龙6/碳纤维（PA6/CF）复合材料。采用力学性能、扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热分析（DSC）、X射线多晶衍射分析（XRD）等手段对复合材料的界面结构和性能进行研究。结果表明：增韧后,PA6/CF复合材料的力学性能提高,其中,EPDM-g-MAH增韧改性的PA6/CF复合材料（PA6/CF/EPDM）的拉伸强度和冲击强度相对于PA6/CF分别提高了7%和16%,碳纤维与基体间的界面结合力显著增强;同时,增韧改性后的PA6/CF复合材料中的尼龙6的结晶度增加且更易形成稳定的α晶型。另外,与PA6/CF相比,增韧剂的加入略微降低了树脂基体的熔点。     

碳纤维的丙烯酸电聚合涂层及其复合材料的界面

丙烯酸10%水溶液,于25℃下,经电引发后在碳纤维表面发生聚合反应。采用FT-IR、~(13)C-NMR、XPS、SME和元素分析等方法对所发生的电聚合反应和成为涂层的高聚物进行了表征和鉴定。结果表明:涂层/碳纤维界面粘合层中存在物理吸附和化学键合或端聚物。而涂层/基体界面层是化学键合。     

界面改性对玻纤增强聚丙烯弯曲强度的影响

为了提高玻纤增强聚丙烯（ＰＰ）的界面粘结，分别用Ｂ３０１或硅烷偶联剂对玻纤表面进行了处理，用过氧化物和顺丁烯二酸酐对ＰＰ进行了改性。经处理和改性后，ＰＰ／ＧＦ复合材料的弯曲强度有明显提高，对玻纤增强聚丙烯的界面结构也作了探讨。     

多巴胺表面改性碳纤维对PVDF/CF复合材料性能的影响

对碳纤维（CF）进行去浆处理,再利用多巴胺对CF改性,得到多巴胺改性CF（DARCF）,添加马来酸酐接枝聚偏氟乙烯（PVDF-g-MAH）,制备了DARCF增强PVDF-g-MAH复合材料（PVDF-g-MAH/DARCF）。采用原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对CF表面的粗糙度、结构和官能团进行表征。采用扫描电镜（SEM）、界面接触角测试和力学性能测试对复合材料的界面、力学性能进行测试。结果表明：改性之后,DARCF表面粗糙度增加,与树脂的界面结合强度提高,PVDF-g-MAH/DARCF的弯曲强度和模量比未改性的PVDF/CF分别提高了71.3%和36.9%。     

外伤移位前牙两种固定方法的疗效比较

目的评估片段弓固定法与高强纤维夹板固定法在外伤移位前牙固定术中的临床效果。方法将34例因训练和运动导致上前牙移位和半脱位的门诊军人随机分成两组,分别采用片段弓固定法与高强纤维夹板固定法进行复位固定,8周后通过临床和X线检查,比较其临床应用效果。结果两组34例患者固位效果稳固、无松脱,牙龈组织健康;去除固定后检查外伤牙均无松动,无叩痛;X线检查未见牙槽骨及牙根吸收现象。在即刻效果的美观、舒适方面高强纤维夹板固定法优于片段弓固定法。结论对于外伤所致的上前牙移位和半脱位患者,两种固定法均可有效的固定松动患牙;高强纤维夹板固定法更为美观和舒适,是松动牙固定较为理想的选择。     

液态氧化法处理超高分子量聚乙烯纤维

用液态氧化法对超高分子量聚乙烯纤维进行了表面处理，研究了处理介质、处理时间对超高分子量聚乙烯／环氧复合材料层间剪切强度的影响，用扫描电子显微镜、ＸＰＳ表面元素分析、毛细浸润法测接触角等方法探讨了纤维表面性能处理前后的变化，以及纤维与树脂的界面结合情况。     

SiC纤维（Nicalon）增强玻璃陶瓷的蠕变行为

考察了文题材料的蠕变行为，发现其以取决于所施加的应力与温度而出现的蠕变第一、第二、第三阶段为特征。蠕变过程中出现的主要结构变化为纤维重排、富碳界面层的氧化以及基质中晶体的生长。虽然复合材料的受力极限取决于残余玻璃相，但纤维的引入使得材料的热机械性能得以大幅度地提高。     

碳纤维复合材料对高尔夫球杆阻尼性能的影响因素

采用实验室自制的双组分聚氨酯基体树脂与T700碳纤维共聚制备了一系列聚氨酯基碳纤维复合材料薄板,并对其进行了静态和动态热力学性能测试。结果表明:当形变量小于0.5%及形变速率小于0.4%/s时,材料的阻尼性能不发生明显变化;碳纤维取向角度对阻尼性能有明显影响,随取向角度增大,阻尼性能下降。将实验测试结果与理论模型计算结果对比,发现两者基本吻合,为采用聚氨酯基碳纤维复合材料制备高尔夫球杆的计算提供数据参考。     

PGMA预浸润石英纤维增强PMMA基托树脂的抗折性能和界面结合性能

目的：探索一种新型增强材料聚甲基丙烯酸甘油酯（polyglycidyl methacrylate,PGMA）预浸润石英纤维网的界面结合性能和机械性能。方法：采用“三明治”埋入法制作PGMA预浸润石英纤维网（1层、2层、3层）、电解钴铬合金网、“喷砂+表面处理剂”预处理钴铬合金网增强的基托树脂标准实验模块,大小为40 mm×15 mm×2 mm,采用三点弯曲实验和扫描电镜对其抗折裂性能和界面结合性能进行研究。结果：3层PGMA预浸润石英纤维网增强基托树脂表现出最大的弹性模量（6 406 MPa）和弯曲强度（227 MPa）,1层和2层PGMA预浸润石英纤维网增强效果并不明显。钴铬合金网具有增强效果,表面改性后增强效果更加明显。表面预处理钴铬合金网和PGMA预浸润石英纤维网与聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate,PMMA）具有更好的界面结合性能。结论：PGMA预浸润石英纤维增强材料可以改进与PMMA的界面结合性能,并随着纤维层数的增多,其机械性能得到更大的改善。