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γ-射线辐照对国产芳纶纤维及其复合材料界面性能的影响

作　者: 何淼
导　师: 刘丽
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 化学工程
关键词: 国产芳纶纤维 γ-射线辐照界面结合复合材料
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

芳纶纤维因其优异的性能得到越来越广泛的应用。但是芳纶纤维表面呈现出的化学惰性,严重影响了其与树脂结合制备复合材料的性能。特别是我国芳纶纤维的研究起步较晚,目前所生产的芳纶模量虽达到世界水平,但其表面更光滑,与树脂浸润性更差,界面结合强度低。本文采用60Coγ-射线辐照方法对国产芳纶纤维进行表面改性,以期提高芳纶/环氧树脂复合材料的界面性能。采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)观察辐照前后芳纶纤维的表面形貌,研究发现γ-射线辐照后纤维表面出现许多凸起,纤维表面粗糙度增加,随着辐照剂量的增加,凸起增多,400kGy时达到最大,随后下降。这有利于纤维与树脂的复合,提高纤维与树脂界面结合强度。采用XPS分析辐照前后芳纶纤维表面元素含量变化,发现辐照改性可以使纤维表面极性基团含量增加,达到提高浸润性效果。测试辐照前后芳纶纤维与不同液体的接触角及表面能,结果表明辐照后纤维与液体接触角下降,表面能升高。采用双参数Weibull分布计算辐照前后芳纶纤维单丝拉伸强度,结果表面,辐照对纤维本体强度损失不大,在接受范围内。采用界面剪切强度(IFSS)表征纤维/环氧单丝复合材料界面性能,结果表明辐照后纤维与环氧树脂结合强度提高。采用层间剪切强度(ILSS)、弯曲强度测试复合材料界面结合强度,结果表明辐照介质为环氧氯丙烷,辐照剂量为400kGy时改性效果最好。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-19
  1.1 课题选择背景及其研究的目的和意义  7-8
  1.2 芳纶纤维概述及研究现状  8-13
    1.2.1 芳纶纤维的分类及性能  8-10
    1.2.2 芳纶纤维的发展历程及国内现状  10-11
    1.2.3 芳纶纤维的应用状况  11-13
  1.3 芳纶纤维表面改性方法  13-18
    1.3.1 化学改性技术  14-15
    1.3.2 物理改性方法  15-16
    1.3.3 γ-射线辐照改性  16-18
  1.4 本课题的主要研究内容  18-19
第2章实验材料及实验方法  19-26
  2.1 实验原材料及设备  19-20
  2.2 辐照源和辐照试样的制备方法  20
    2.2.1 辐照源  20
    2.2.2 辐照介质  20
    2.2.3 辐照试样制备  20
  2.3 复合材料的制备  20-22
    2.3.1 单丝复合材料的制备  20-22
    2.3.2 复合材料模压件的制备  22
  2.4 纤维性能的测试方法  22-24
    2.4.1 芳纶纤维本体强度测试  22
    2.4.2 芳纶纤维表面分析  22-23
    2.4.3 芳纶纤维表面能分析  23
    2.4.4 芳纶纤维/环氧树脂浸润性测试  23-24
  2.5 复合材料性能的测试方法  24-26
    2.5.1 单丝复合材料层间剪切强度测试  24
    2.5.2 复合材料层间剪切强度测试  24-25
    2.5.3 弯曲强度测试  25-26
第3章 γ-射线辐照接枝对芳纶纤维的影响  26-43
  3.1 γ-射线辐照对芳纶纤维表面形貌的影响  26-32
    3.1.1 采用SEM 研究芳纶纤维表面形貌  26-30
    3.1.2 采用AFM 研究芳纶纤维表面形貌  30-32
  3.2 γ-射线辐照对芳纶纤维表面元素含量的影响  32-35
  3.3 γ-射线辐照对芳纶纤维表面能的影响  35-36
  3.4 γ-射线辐照对芳纶纤维/环氧树脂浸润性的影响  36-38
  3.5 γ-射线辐照对芳纶纤维单丝力学性能的影响  38-42
  3.6 本章小结  42-43
第4章 γ-射线辐照对芳纶纤维复合材料性能的影响  43-56
  4.1 γ-射线辐照对单丝复合材料界面剪切性能的影响  43-49
  4.2 γ-射线辐照对复合材料层间剪切强度的影响  49-51
  4.3 γ-射线辐照对复合材料弯曲性能的影响  51-53
  4.4 γ-射线辐照改性芳纶纤维接枝反应机理初探  53-55
  4.5 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-64
致谢  64

γ-射线辐照对国产芳纶纤维及其复合材料界面性能的影响

内容摘要

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