聚醚醚酮衍生物表面改性CF及其CF/PEEK性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:natelie_hu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
碳纤维(CF)和聚醚醚酮(PEEK)性能优异,二者结合制备的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)本应该是轻质高强的优良材料,但是二者之间的相容性较差,界面结合较弱,导致CF/PEEK复合材料界面缺陷较多,机械性能偏弱,限制其使用范围。因此本文想制备一种能同时和CF、PEEK产生较好的相容性上浆剂,并以此为桥梁粘合CF和PEEK,改善二者的界面结合效果,提升其弯曲性能、层间剪切性能和耐湿热性能。基于以上思路,本文通过模拟计算PEEK衍生物与PEEK的相容性及其与CF的相互作用,PEEK衍生物与PEEK基体均具有一定的相容性,羟基化聚醚醚酮(HPEEK)和氨基化聚醚醚酮(NPEEK)与PEEK的相容性最好,溶度参数也最为接近;PEEK及其衍生物与氧化CF的相互作用能均为负数,其中HPEEK最强,NPEEK次之;对于上浆性能最好的HPEEK,向其中引入GO,二者之间形成酯键,使上浆剂能更有效的传递载荷。成功制备氧化石墨烯酯化结合羟基化聚醚醚酮(HPEEK-g-GO)上浆剂后,表征其热稳定性,结果显示该上浆剂的酯键能在CF/PEEK复合材料成型温度370℃下稳定存在。0.4%浓度HPEEK-g-GO上浆的CF表面上浆剂均匀涂覆,未发生氧化石墨烯(GO)的团聚,且其浸润角、色散分量、极性分量和表面能均是最小,说明此上浆浓度的CF粗糙度最大且表面极性最强,且此上浆浓度的CF单丝拉伸强度最大,相比于酸氧化处理碳纤维(OCF),其单丝拉伸强度提升20%,因此该上浆剂的最佳上浆浓度为0.4%。HPEEK-g-GO上浆剂制备的CF/PEEK层合板弯曲和层间剪切(ILSS)均为最佳,其弯曲强度提升10.8%,ILSS性能提升10%,其界面纤维-基体脱粘和纤维拔出现象减少,所以HPEEK-g-GO上浆剂能有效改善CF/PEEK层合板界面结合效果从而提升其弯曲和ILSS性能。吸湿后所有层合板的弯曲和ILSS均下降,相比于未处理的层合板,HPEEKg-GO上浆的层合板吸湿量降低29.3%,脱湿后上浆处理的层合板力学性能都会有一定程度恢复,但是未处理的层合板则继续下降,且在吸湿脱湿后HPEEK-g-GO上浆层合板的力学性能仍优于未处理的层合板,证明两种上浆均能有效改善该复合材料的界面。
其他文献
Ni-Mn-Sn-X合金可在磁场作用下发生磁致结构相变而产生巨磁热效应,是一种优异的室温磁制冷材料之一。通过改变合金的成分配比、掺杂第四组元或者时效处理可以改变其马氏体相变行为、提高磁性能和磁热性能,增大制冷温度区间,从而改善和提高其磁制冷能力。本文设计并制备了Ni52-xMn40Sn8Cox(x=0,5)和Ni52-xMn40Sn8Fex(x=0,2,3,4)系列合金,并对Co/Fe元素掺杂前后
学位
金属基复合材料在当今社会汽车、航空航天等众多领域有广泛应用。随着产品淘汰、损伤失效等,会产生大量废弃金属基复合材料,不利于生态环境保护的战略安排。为响应国家2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标,本课题探寻再生利用金属基复合材料的制备工艺以及材料性能。本文采用谭鑫所提出的SiCp/Al复合材料车屑的再生利用方法。将复合材料车屑进行进一步球磨后再次进行自排气压力浸渗,制备得到以复合材料颗粒为增
学位
高温钛基复合材料由于优异的力学性能在航空航天领域应用前景广阔,特别是近α钛基复合材料成为近年研究热点。但随着使用温度提升,由于其本身热强性及热稳定难以平衡问题,致使其存在650℃热障温度,限制其应用发展。因此本文基于以上问题,以Ti60粉、B粉和Y粉为原料,首先利用低能球磨结合热压烧结技术原位合成(TiBw+Y2O3)/Ti60块体,并通过后续挤压加工成功过制备出综合性能优异的(TiBw+Y2O3
学位
以MoS2为代表的过渡金属硫族化合物,展现出了诸多优良的物理化学性能。双电层晶体管是以双电层原理开发的新型晶体管,具有质量轻、低电压调控电流和高离子电容的优点,具有在空间环境下应用的前景。但目前对于其抗辐照性能的研究相对不足,关于γ射线和高能电子辐照后的性能和机理都相对较少。因此本课题以MoS2为研究对象,研究以La F3为栅极的双电层晶体管,开展γ射线辐照和高能电子辐照实验,测试其辐照前后的形貌
学位
MgTiO3基微波介质陶瓷陶瓷具有20~21的介电常数、56000 GHz的Q×f值以及接近0的谐振频率温度系数,由于其具有成本低、获取容易的优势,是最广泛应用的微波陶瓷体系之一。但是,传统0.95MgTiO3-0.05Ca Ti O3体系复相微波介质陶瓷的两相比例受限于接近0谐振频率温度系数的要求而相对固定,导致其介电常数难以灵活调控,无法满足目前新时代微波通信技术向集成化、小型化、多样化发展带
学位
随着社会的发展,对于具有优良性能的材料的需求也日益上升。环氧树脂是一种具有优良性能的热固性树脂,拥有出色的耐热性能、机械性能、耐化学性被广泛适用于民用、国防、航天等领域。但因其脆性大、易开裂等缺点影响其使用,所以研制出韧性好,不易开裂的环氧树脂可以使环氧树脂的使用前景更为广阔。本文采用热塑性聚氨酯弹性体(TPU)改性环氧树脂并分析其增韧机理优化其组分含量。采用1185A型TPU改性环氧树脂,并对其
学位
目前,新型低膨胀材料研究是通过将具有负膨胀效应的增强相与正膨胀基体复合。作为新型负膨胀材料,反钙钛矿锰基氮化物(Mn3AN,A=Zn,Ga,Pd,etc)是一种金属间化合物,其导电、导热性能优越,并且可以对巨负热膨胀性能进行调控。将Mn3AN化合物与金属进行复合,可以获得导热性能和力学性能较好的超低膨胀、近零膨胀、负膨胀复合材料,应用于精密仪器等领域,有效控制器件的热膨胀。本研究选用膨胀系数最负的
学位
教学实践中常见到小学生求解蕴含量的小数应用题时出现进率混淆和量的单位范畴混淆,两类问题都指向了小学生量感能力存在薄弱点;另一方面,“量感”在《义务教育数学课程标准(2022年)》中首次被提出且作为核心素养之一进行要求。同时,基于初步的考察发现一线教师对量及量感概念的认识不清晰,对于有关量的教学实践把握不全面。由此可知当前有关量的教与学均存在问题,制约着小学生量感的有效培养。为解决困境,本研究确立研
学位
碳纤维(CF)增强热塑性树脂基复合材料(CFTP)因其轻质高强、环保、优异抗冲击性能等特性,有望取代热固性树脂基复合材料,在航天航空、汽车等领域高性能结构件中发挥重要作用。因聚苯硫醚(PPS)价格低廉、性能优异,CF/PPS除了在军用方面得到了发展,在汽车、电子等民用领域也引起了极大的关注。PPS成型温度高,CF表面原有环氧类施胶剂降解温度低,从而会在加工过程中会出现降解,导致界面粘附力下降。CF
学位
钛基复合材料具有高强度、比模量以及较低的密度等优点,相比于高温钛合金,在航空航天以及武器装备领域获得了更广泛的应用。钛基复合材料的高温性能决定了其在较高服役温度下的应用情况,所以研究钛基复合材料的组织以及高温蠕变行为具有重要意义。本文采用熔铸法制备得到了以Ti B、Ti C为增强相,近α型钛合金Ti1100合金为基体的复合材料,分析了铸态、热处理以及热暴露后(Ti B+Ti C)/Ti1100复合
学位