a性聚芳醚树脂基复合材料的表面与界面.pdfVIP

2008年2月 沈阳航空工业学院学报 Feb．2008 第25卷第1期 Journalof Institute0fAeronautical V01．25No．1 Shenyang Engineering 文章编号：1007—1385(2008)01—0022—07 碳纤维增强可溶性聚芳醚树脂基复合材料的表面与界面 于棋1·2陆春1陈平k2 1 (1．沈阳航空工业学院复合材料研究中心。辽宁沈阳 10034；2．大连理工大学化工学院。辽宁大连116024) 摘要：首次对碳纤维增强含二氮杂萘酮联苯型聚芳醚砜酮(PPESK)基高性能热塑性树脂基复 合材料的界面进行了研究。采用空气冷等离子体处理方法对碳纤维表面进行处理。用XPS测试 分析了不同等离子体处理时间对CF一原丝表面元素组成的影响及其变化规律。用盯一m测试 分析了经等离子体处理前后碳纤维表面的官能团的变化。采用动态接触角测试分析了不同处理 时间下，碳纤维浸润性的变化规律，进一步分析了复合材料界面的粘结机理。采用AFM测试分 析等离子体处理时间对碳纤维表面粗糙度的影响。利用R．SS测试方法表征了碳纤维／PPESK复 合材料的层间剪切强度，确定了最佳的等离子体处理条件。利用SEM观察了碳纤维．／PPESK树 脂基复合材料的层问剪切破坏形貌。结果表明：对碳纤维的最佳的等离子体处理条件为：处理功 率200W，处理时间15min。在这一条件下处理碳纤维，复合材料的IIAS值最达可提高13．5％。 经过适当的等离子体处理后，碳纤维表面的极性基团的含量、浸润性能和粗糙度均得到改善，增 强纤维与树脂基体间界面的粘结性能得到提高，从而提高了复合材料的力学性能。 ． 关键词：碳纤维；PPESK；等离子体；层间剪切强度；XPs 中图分类号：TB324 文献标识码：A 碳纤维增强树脂基复合材料(crya,)由树脂润性和粘结性。国内外对碳纤维表面改性的研 基体和碳纤维两部分组成，碳纤维决定复合材料 究H。51进行得十分活跃，主要有氧化处理、涂覆处 的机械性能，而树脂基体决定复合材料的力学性 理、等离子体处理法【6一¨等，其中等离子体处理 能、热性能、耐化学腐蚀性和易加工性能。连续纤 技术具有处理时间短、处理效率高等优点，因而受 维增强高性能热塑性复合材料不仅具有优良的耐 到广大科研工作者的关注。 药品、耐辐射和电气性能，而且生产周期短、生产 本课题组采用空气低温等离子体处理技术对 效率高，可重复或二次成型，克服了热固性复合材 碳纤维表面进行处理，研究了等离子体处理对纤 料韧性差、断裂延伸率低、易发生早期应力开裂的 维表面化学成份、纤维表面自由能和纤维表面形 缺点，弥补了短纤维和中长纤维增强热塑性复合 貌的影响；并采用x射线光电子能谱、红外光谱 材料承载力不高的缺陷，可应用于使用环境较为 等分析方法，对碳纤维增强PPESK【12q卵树脂基 苛刻、承载能力要求较高的场合，因此其在航天、 复合材料的界面改性基体进行研究，本文主要阐 航空、汽车、化工、电子电器、造船等工业部门得到 述这些工作Ⅲ一231。 广泛的应用。但是。由于碳纤维表面光滑、惰性 l等离子体处理对碳纤维表面性质 大、表面能低¨】，缺乏有化学活性的官能团，反应 的影响 活性低睢，与树脂基体的粘结性差[3】，界面中存 1．1等离子体处理时间对碳纤维表面元素组成 在较多的缺陷，直接影响了复合材料的力学性能