碳纤维单丝带对酚醛树脂基复合材料力学性能的增强作用.pdf

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碳纤维单丝带对酚醛树脂基复合材料力学性能的增强作用。殳幺匆函。礁毛岛嘶口。‰必础彩a妒舅徼ic∞复合材料学提李劲，李伟，范群，陈振华’碳纤维具有超高的强度、模量和耐腐蚀性等优良性能，以它作为增强材料的树脂基复合材料已广泛用于航空、航天、体育器械等领域o]。碳纤维增复合材料的研究受到人们广泛的重视，美国F／A_PEEK，cF／PEEK等连续纤维增强高性能热塑性直接影响到复合材料的宏观力学行为，纤维复合材通过空气梳对连续的碳纤维丝束进行分丝处理，改mechanicalcompositesWei．FAN强的树脂基复合材料可分为短纤维增强、连续纤维增强和三维编织纤维增强。连续纤维增强复合材料比短切纤维增强具有更高的强度和韧性，可应用于环境较为苛刻、承载能力要求较高的场合，而且其生产工艺比编织纤维增强周期短、效率高，可重复或二次成型。近年来，连续纤维增强热塑性树脂基18战斗机外翼蒙皮、F117A尾翼均采用了GF／复合材料I“3。在纤维／基体复合材料中，由于应力是通过界面在基体和纤维间传递的，界面粘结性能的强弱将料的性能主要取决于基体材料的性质和纤维与基体材料的粘结程度“’’⋯。对纤维复合材料的界面进行优化设计如纤维的表面改性、选择适当的树脂，或者引入界面调节剂，能有效地改进纤维与树脂界面粘结、形成有利于应力松弛的界面层，制备综合性能优异的复合材料”～“。本文作者以碳纤维／酚醛复合材料为模板材料，进r复合材料中碳纤维与基体的界面分布，提高r复台材料的性能，同时讨论了碳纤维与基体粘接界面的微观结构对材料宏观性能的影响，为进一步研究和开发连续碳纤维增强热塑性复合材料工艺提出第23卷第1期2月2006年文童编号：1000摘要：蒋连续碳纤维束用空气梳分散成单丝状的长带，经60％硝酸进行表面氧化处理后用作酚醛树脂复合材料的增强材料。用红外光谱，扫描电镜等表征复台材料的微观结构，通过力学性能测定发现，与连续的碳纤维束增强相比，单丝带增强复台材料的弯曲强度提高了1倍，层问剪切强度(II。SS)提高了2倍，但冲击强度有所降低。结果表明，碳纤维经过表面氧化和丝束分散的处理后，能有效地提高其与复合材料中树脂基体的结合性能。关键词：空气梳；单丝带；碳纤维／酚醛树脂；复合材料中图分类号：TB332文献标识码：AReinforcingeffectofseparatedcarbonfibertapepropertiesphenolicresinJin．LIQun，CHEN通讯作者：陈振华，教授+研究方向为艟料科学与工程}会员证号：EOIV01．Z3February(韵南大学材料科学与工程学院，长沙410082)LIZhenhua‘(,CollegeMaterialsScienceEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，China)bundlebycombtmaterialsfiber／phenolicbeing60％nitricmicro—electronmicroscope，Ramanetc．Theresult5theindicatecompositereinforcedcontinuousdoubledtripledinterlaminarshe．qrsomeimpactreinforeedbundle．comb；separatedtape；carbon收稿日期：2005一02—25；收修改稿日期：2005—05—01基金项目：湖南大学科学基金(53i10301782)mail：chenzhenhua45@hntmail，COnlNo．120063851(2006f01005卜05onandAbstract．TheWaSt。singletapesairusedreinforcedinoftertreatedadd+l'hecharacteristicswercinvestigatedscanningspectroscopy，thathasitsflexuralstrengthbutlosingcomparedKeywords：airresinlasstructuretestto5180046SE
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immingled：,i帅湘鬈一Press钞一Roll拶复舍材科学报实验图1为本文作者设计的空气梳，它是通过高压定。如果浸渍树脂溶液浓度过高，纤维表面涂层的维表面涂层的树脂太薄会在纤维表面留下涂层缺散的单丝带固定成薄绢状，保持足够的柔韧性以利FT—lR红外光谱仪。拉曼光潜分析采用法国40简支梁摆式实验机上进行，冲击强度测定参照了新思路。1．1实验原料碳纤维：上海碳素厂12K高强碳纤维；低压钡酚醛树脂：上海华东理工大学研制。1，2碳纤维丝束分散空气的作用将碳纤维束自然分开，最大限度地减少碳纤维丝束的机械