石墨烯偶聯(lián)劑修飾及其對碳纖維復合材料界面性質的影響.pdf

1、碳纖維/環(huán)氧復合材料因其輕質、高比強和高比剛的特性而被廣泛應用于航空航天、汽車、運動器材等領域。而界面作為復合材料重要的組成部分，影響著復合材料中應力的傳遞方式以及材料內部損傷和裂紋的傳播過程，在很大程度上影響著整個復合材料的強度、韌性等力學性能。目前，將碳納米材料引入到碳纖維/環(huán)氧復合材料界面中來提高復合材料的界面性能成為研究熱點。本文以界面過渡層理論為依據，將氧化石墨烯(GO)及功能化的氧化石墨烯(SGO)分別引入到單向碳纖維/環(huán)氧

2、復合材料界面相以及層合復合材料層間，構筑一種模量處于碳纖維和環(huán)氧樹脂之間的界面過渡層來提高復合材料力學性能，并研究GO以及SGO與界面過渡層結構間的關系及對復合材料力學性能的影響。
　　本文首先是通過改進的hummers法制備了氧化石墨，并通過對氧化石墨進行超聲剝離得到了GO。為了提高GO與環(huán)氧樹脂的相容性，利用硅烷偶聯(lián)劑KH550對GO進行功能化得到了SGO，在GO表面化學接枝上氨基官能團。
　　然后分別將GO和SGO通過

3、浸漬和噴涂的方法吸附于單向碳纖維和碳布表面，在RTM成型過程中隨著樹脂對碳纖維的浸潤，構筑一種模量處于碳纖維和環(huán)氧樹脂之間的界面過渡層。對于單向碳纖維復合材料，GO/環(huán)氧樹脂構筑的界面過渡層造成復合材料的ILSS和彎曲性能以及熱力學性能與原樣相比都發(fā)生了下降。然而，SGO/環(huán)氧構筑的界面過渡層大幅度提高了復合材料的層間剪切強度(ILSS)、彎曲性能以及熱力學性能，并且當SGO的含量為0.5wt％，其增強效果最為明顯，其中ILSS提高了1

4、9％，彎曲強度提高了16％，彎曲模量提高了15％，玻璃化轉變溫度(Tg)提高了9℃，儲能模量提高了20％。此外，對于層合復合材料，其層間力學性能也能反映復合材料界面性質，并且出現(xiàn)了與單向碳纖維復合材料相似的結果。噴涂有GO的復合材料的ILSS和彎曲性能都發(fā)生了下降，而噴涂有SGO的復合材料ILSS以及彎曲性能都得到一定提高。GO對層合復合材料界面及彎曲性能均有削弱的作用，而SGO則有利于其ILSS及彎曲性能的提高。
　　最后我們通