氧化石墨烯-BPEI-碳纖維跨尺度增強體的制備及界面性能研究.pdf

1、為滿足生產、生活及國防領域的發(fā)展需求，需要不斷優(yōu)化和調控先進復合材料的性能。復合材料中界面相的結構與界面相的厚度，會對復合材料的最終性能產生巨大影響，因此設計并控制復合材料的界面十分必要。碳纖維在復合材料領域的作用至關重要，但其相對平滑的惰性石墨片層和較低的表面能使其作為增強體與聚合物基體的浸潤性能差，無法實現(xiàn)良好黏合。為了增加碳纖維表面的活性官能團含量，同時提高引入的官能團與聚合物基體的反應活性，研究者們通過酰胺反應將具備大量活性氨基

2、基團的分子接枝到碳纖維表面。但發(fā)生酰胺反應所需要的肽縮合試劑通常具有強烈毒性，反應過程也較為復雜，因此本文利用枝化聚乙烯亞胺和氧化石墨烯，以更為環(huán)保、便捷和快速的方式對碳纖維進行表面改性，制備出枝化聚乙烯亞胺接枝碳纖維和氧化石墨烯接枝碳纖維跨尺度增強體，并研究相應的界面性能變化機理。
　　本文的主要研究內容如下：
　　通過靜電作用制備了枝化聚乙烯亞胺接枝碳纖維跨尺度增強體；通過XPS驗證枝化聚乙烯亞胺與碳纖維的連結方式為化學

3、鍵合；測試其表面能得知枝化聚乙烯亞胺的引入使碳纖維表面能增加了90％以上，改善了碳纖維與聚合物基體的浸潤性能；結合XPS分析結果、表面能的變化趨勢以及微滴脫粘實驗的結果，確定出當枝化聚乙烯亞胺溶液的反應濃度為0.1%wt時，對界面強度的貢獻最大，與碳纖維原絲相比，界面剪切強度提升了46.34%。
　　以枝化聚乙烯亞胺為媒介，將氧化石墨烯接枝到碳纖維表面，用以強化碳纖維與聚合物基體的機械絞合，提升碳纖維表面能，進而提高復合材料的界面