多功能spm对纤维增强环氧树脂基复合材料界面性能的研究

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1、多功能SPM对纤维增强环氧树脂基复合材料界面性能的研宄独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宂成果，也不包含为获得云洼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：存要签字日期：弘声】月诌H学位论文版权使用授权书木学位论文作者完全了解云洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权云洼王些

2、太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：苕舅曩导师签名：签字日期：如_年1_月谚口签字円期：扣哆年力月钐曰学位论文脏勤腻⑽辨一、采用SPM的力调制模式分别对碳纤维和玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的界面进行测量和表征，结果表明该模式对碳纤维增强环氧树脂基复合材料的界面表征效果好。二、采用SPM的扫描探针声学模式分别对碳纤维和

3、玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的界面进行测量和表征，结果表明该模式对玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的界面表征效果好。三、采用SPM的导电力模式对碳纤维增强环氧树脂复合材料界面的测量和表征，结果发现碳纤维经表面处理后复合材料界面的导电性发生变化。摘要纤维（碳纤维与玻璃纤维）增强树脂基复合材料是先进复合材料的典型代表，具有密度小、力学性能优异、耐热、耐低温等优点，在航空航天、军事、汽车、体育等领域具有重要的应用前景。对于纤维的改性以及界面形成机理和表征一直是复合材料领域里的热点问题。对此本文将纤维表面改性方法

4、和原理以及界面表征进行研宂。本文分别选用PAN基碳纤维、E型玻璃纤维和E51型环氧树脂作为复合材料的增强体和基体，分别对增强纤维采用臭氧和浓HNO3偶联剂涂层处理方法进行改性处理，通过层问剪切强度（ILSS）实验得到力学性能最高的处理工艺，并采用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X光电子能谱（XPS）、单纤拉伸强度测试及浸润接触角分析等方法研究了处理前后纤维表妞形貌、表诎粗糙度、表妞元素组成及化学官能团、单纤拉伸强度及表面浸润性能的变化，分析处理方法对纤维各项性能影响。研究结果表明：经过处

5、理的碳纤维表而粗糙度、表面活性基团相对含量和表面浸润性都有较明显的提升，这些因素都有利于碳纤维与树脂基体间的化学键结合和机械嵌合作用的增加。玻璃纤维经偶联剂处理前后表面粗糙度变化不大而接触角变大，但偶联剂与树脂和纤维间的化学键合作用仍能提高界而的粘结性能。采用SPM的三种模式(力调制、扫描声学、导电力模式)对碳纤维和玻璃纤维经过处理前后的复合材料界面进行研究，探讨SPM测试样品的制备和扫描参数设置对测试结果的影响，并表征纤维处理前后界面性能的变化。研宄结果表明：SPM测试样品的制作是测试过程中至关重要的一

6、步，经多道打磨抛光工序后可以完全满足测试要求且几乎不影响界面完整性。力调制模式对碳纤维复合材料界诎表征效果较好，用此模式得出在纤维处理后会在纤维与树脂之间形成一个硬度和模量的过渡界面层，较纤维未经表面处理形成的复合材料相比可以获得更为完善的界面相，使材料可以更好地传递载荷，吸收外界的作用能量，最终使材料的界面力学性能得到显著提高。扫描探针声学模式对玻璃纤维复合材料界面表征效果较好，用此模式得出玻璃纤维经偶联剂处理后复合材料界血附近硬度过渡更为平缓，利于复合材料力学性能的提升。导电原子力模式得出碳纤维经浓H

7、NO3处理后界面的导电性与纤维未经处理的复合材料不同，处理后的复合材料在界面附近形成明显的电流峰，且峰的宽度较未处理的大，导电力模式可从电学方面表征出碳纤维处理前后复合材料界面导电性能变化。关键j同：碳纤维；玻璃纤维；环氧树脂；复合材料：界曲SPMABSTRACTFiber(carbonfiberandglassfiber)reinforcedresinmatrixcompositesisthetypicalrepresentativeofadvancedcompositematerial,whichh

8、avethecharacteristicsoflowdensity,excellentmechanicalproperties,heatresistance,lowtemperatureresistance,etc.,andithasimportantapplicationprospectintheaerospace,mi1itary,automotive,sportsmodificationofandotherfields.