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基于碳纤维表面修饰制备碳纤维织物增强聚苯硫醚(CFFPPS)热塑性复合材料
摘要：
本研究采用表面修饰碳纤维（CF）制备碳纤维织物增强聚苯硫醚（CFFPPS）热塑性复合材料，并研究表面修饰对CFFPPS复合材料力学性能、热性能以及耐热老化性能的影响。结果表明，经过表面修饰后的CF，能够有效地增强CFFPPS复合材料的力学性能，同时提高了其热性能和耐热老化性能。
关键词：碳纤维织物；聚苯硫醚；表面修饰；力学性能；热性能；耐热老化性能
引言：
随着全球经济的快速发展，高强度、轻量化、高性能和高可靠性的材料需求增加。碳纤维复合材料作为一种具有超强性能的新型材料，已经得到广泛应用。然而，碳纤维增强复合材料在实际应用中存在许多问题，如CF与基体之间的界面剪切强度不足、CF与基体之间的结合不稳定等。表面修饰CF是提高复合材料性能的有效方法之一。聚苯硫醚（PPS）作为一种高温工程塑料，具有优异的耐化学品性能、耐热性能和机械性能，在超高温应用领域有广泛的应用。因此，将CF与PPS共混制备CFFPPS热塑性复合材料，具有使用范围广、技术成熟等优点。本研究旨在通过表面修饰CF来提高CFFPPS复合材料性能。
实验方法：
实验中所使用的材料为CFFPPS复合材料和经过表面修饰的CF。采用红外光谱法对表面修饰前后的CF进行表征，采用TGA测试仪和DMA测试仪对CFFPPS复合材料的热性能进行测定。通过拉伸试验和扫描电镜（SEM）来评价表面修饰对CFFPPS复合材料力学性能的影响。使用老化试验评价CFFPPS复合材料耐热老化性能。
结果与讨论：
通过红外光谱法分析，表面修饰后的CF表面含有一定的羧酸官能团，可与PPS基体之间形成较强的相互作用。TGA结果表明，经过表面修饰的CF能够提高CFFPPS复合材料的热稳定性。DMA结果表明，在高温下，经过表面修饰的CF对CFFPPS复合材料的动态力学性能有显著提高。在拉伸试验中，经过表面修饰的CF增强了CFFPPS复合材料的力学性能，拉伸强度和断裂伸长率分别提高了9.6%和13.1%。SEM结果表明，表面修饰后的CF能够有效地提高CFFPPS复合材料的界面结合强度。经过老化试验后，CFFPPS复合材料的力学性能并不受到明显影响，这表明经过表面修饰的CF对CFFPPS复合材料具有较好的耐热老化性能。
结论：
本研究通过表面修饰CF来制备CFFPPS热塑性复合材料。研究表明，表面修饰能够有效地提高CFFPPS复合材料的力学性能、热性能和耐热老化性能。因此，表面修饰CF具有实际应用价值。