国产T700碳纤维复合材料界面性能研究

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碳纤维增强树脂基复合材料由于自身优异的性能,有着广泛的应用领域。其界面影响着复合材料的力学的性能,因此界面研究受到人们的广泛关注。本文针对国产MT700C碳纤维表面性质及其复合材料的界面性能进行研究,旨在研究碳纤维表面组成、微观结构与复合材料界面性能三者之间的关联性,为国产碳纤维树脂基复合材料的推广应用提供基础数据和理论指导。本文选择了国产MT700C碳纤维和东丽T700SC碳纤维进行了对比实验。测定了碳纤维表面上胶剂的含量,利用红外、核磁分析了上胶剂主体成分;运用扫描电子显微镜和X-射线光电子能谱分别观察了两种碳纤维除胶前后的表面物理和化学状态。利用接触角测试仪测量TDE85树脂对除胶前后两种碳纤维的浸润性能。采用Owens二液法计算两种碳纤维的表面能。结果表明,两种碳纤维的表面上胶剂的质量分数均在1%左右。主体成分是双酚A型环氧树脂DGEBA。国产MT700C碳纤维表面存在沟壑,东丽T700C碳纤维表面光滑;并且国产MT700C碳纤维表面的O/C比高,TDE85对其浸润性好。经过计算得到的国产MT700C碳纤维的表面能高于东丽T700SC碳纤维。采用万能材料试验机测定了三种树脂体系(602、603和606)复合材料在干态和湿热老化环境中的层间剪切强度,研究了复合材料的界面性能。结果表明,与T700SC/602和T700SC/603复合材料相比,MT700/602和MT700/603复合材料具有更高的干态层间剪切强度和界面粘结性能,但其湿态剪切强度的保留率反而比T700SC/602和T700SC/603复合材料的低,呈现较弱的界面耐湿性能。采用动态力学热分析仪测定了三种树脂体系(602、603和606)复合材料在干态和湿热老化环境中tanδ的变化情况。结果表明,MT700C碳纤维与602、606树脂形成的复合材料界面吸湿达到一定程度时,造成界面区域分相,tanδ出现了分峰,存在2个玻璃化转变温度。而603树脂体系的复合材料的tanδ也出现了分峰现象,原因在于树脂体系为两种组分构成并且吸湿能力不同。
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