国产T700级碳纤维表面特性对BMI复合材料湿热性能的影响

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1、学术论文RESEARCH国产T700级碳纤维表面特性对BMI复合材料湿热性能的影响EffectofSurfacePropertiesofDomesticT700GradeCarbonFiberonHygrothermalPerformanceofBMIComposites中航工业北京航空制造工程研究所王迎芬　彭公秋　中航复合材料技术中心谢富原　罗云烽　[摘要]分别采用SEM、AFM、XPS和TGA对两InterfaceMechanicalpropertiesHygrothermaltreat-种国产T700碳纤维和国外东丽T700S碳纤维的

2、表面ment形貌、表面化学特性以及碳纤维上浆剂耐热性进行了表征，通过纤维性能转化率的计算，考查了T700碳纤维/碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）由于具有比双马复合材料的界面粘结性能，并通过T700碳纤维/刚度和比强度高、密度小、耐腐蚀、耐疲劳以及可设计性o双马复合材料湿热条件处理前后的0拉伸强度和层间强等一系列优异的性能而被广泛应用于航空航天、能源[1-4]剪切强度测试对复合材料的耐湿热性能进行了表征。和汽车等行业。复合材料的机械性能通常依靠纤维研究发现T700碳纤维的表面粗糙度和活性官能团含量和树脂的性能，而良好的界面结合可以提高复合

3、材料的等表面特性对双马复合材料的界面粘结性能具有显著结构整体性，使载荷有效地从基体传递到纤维。影响，进而在一定程度上影响着双马复合材料的耐湿热尽管先进树脂基复合材料具有良好的耐腐蚀、抗疲性能。研究结果表明：国产T700碳纤维/双马树脂复劳等性能，但有研究表明，在特定的环境，如温度、湿度合材料的耐湿热性优于国外同类T700碳纤维双马复合及紫外光等存在时都会使其力学性能降低，影响其使用[5-6]材料。寿命，其中先进树脂基复合材料主要的腐蚀失效形[7-9]关键词：T700级碳纤维复合材料界面力学式为湿热老化。在潮湿环境及温度等湿热老化的协性能湿热

4、处理同作用下，先进树脂基复合材料会被腐蚀，其树脂基体[ABSTRACT]Toanalyzethehygrothermalperfor-和树脂/碳纤维界面会遭到不同程度的破坏，导致复合manceofdomesticT700gradecarbonfiber/BMIcompos-材料力学性能明显下降。近年来，国内外关于碳纤维表ites,scanningelectronicmicroscopy(SEM),atomicforce面特性对复合材料性能的影响也有许多研究。代志双[10]microscopy(AFM),X-rayphotoelectrons

5、pectroscopy等研究了T300B和T700SC碳纤维经去浆前后纤维(XPS),thermogravimetryanalysis(TGA)areselectedto的表面特性以及纤维与环氧树脂之间的界面情况，结果characterizethesurfacemorphologyaswellassurface表明：纤维经去浆之后其表面的活性碳原子含量减少，chemicalpropertiesofcarbonfibersandtheheatresis-但其与环氧树脂之间的活性碳原子含量增大。Nurselo[11]tanceofsizinga

6、gent,andthe0tensilestrengthandILSSDilsiz等研究了未上浆和上浆后的碳纤维表面，结果ofcompositesbeforeandafterhygrothermaltreatment表明除浆之后纤维表面的含氧官能团减少，且含氧官能[12]isinvestigated.Theresultsshowthatthesurfacerough-团多的碳纤维复合材料，其界面粘结性好。宋伟等nessandthecontentofthereactivefunctionalgroupsof研究了碳纤维表面粗糙度对环氧树脂基复合

7、材料界面carbonfibershaveanimportantinfluencetotheinterfacial的影响，表明碳纤维表面粗糙度增加，复合材料界面粘[13]bondingpropertiesofcomposites，simultaneously，they结强度增加。张如良等的研究表明碳纤维表面沟槽alsoimpactonthehygrothermaloftheBMIcomposites较明显、含氧官能团较多，可提高复合材料的界面粘结tosomeextent.Alltheresultsindicatethathygrotherma

8、l性能和湿热老化性能。虽然国内外关于碳纤维表面特performanceofdomesticT700gradecarbonfiber/BMI性对复合材料界面性能和湿热性能的影响已有