氧化石墨烯接枝碳纤维新型增强体的制备与表征.pdf

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1、第27卷第11期无机化学学报V01.27No.112011年11月CHINESEJOURNALOFINORGANICCHEMISTRY2128.2132氧化石墨烯接枝碳纤维新型增强体的制备与表征刘秀影宋英李存梅王福平(哈尔滨工业大学化工学院,哈尔滨150001)摘要:利用“Grafting—to”化学修饰法制备氧化石墨烯接枝国产碳纤维新型增强体。利用红外光谱、x射线光电子能谱和原子力显微镜对样品的官能团和表面形貌进行表征;利用接触角测量、单丝拉伸方法研究了接枝前后纤维单丝的润湿性能及拉伸强度.并通过微脱粘法分析了其复合材料的界面剪切强度。结果表明:氧化石墨烯的接枝修饰使国产碳纤

2、维表面粗糙度提高了166%,表面能提高了46_3%,拉伸强度提高了7.8%,复合材料的界面剪切强度提高了111.7%。关键词:氧化石墨烯;碳纤维;接枝;新型增强体中图分类号:TQ342.91文献标识码:A文章编号:1001—4861(2011)11-2128—05SynthesisandCharacterizationofCarbonFibersReinforcementwithGraftedGrapheneOxideLIUXiu-YingSONGYingLICun—MeiWANGFu—Ping(SchoolofChemicalEngineeringandTechnology,

3、HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)Abstract:AkindofnovelChinesecarbonfibersreinforcementwithgraftedgrapheneoxideonitssurfacewaspreparedby“graftingto”method.FunctionalgroupsandmorphologyoftheresultingsampleswereexaminedbyIR,XPSandAFM.Thewettabilityandtensilestrengthofcarbonfibersw

4、ereinvestigatedbycontactanglemeasurementandsinglestrandsextension.TheinterfacialshearstrengthofChinesecarbonfibersreinforcedcompositeswasmeasuredbymicro—debondingmethod.Theresultsshowthatthesurfaceroughness.surfaceenergyandtensilestrengthofthenovelChinesecarbonfibersreinforcementareincreased

5、upto166%.46.3%and7.8%,respectively.AndtheinterfacialshearstrengthofChinesecarbonfibersreinforcedcompositesisenhancedupto111.7%.Keywords:grapheneoxide;carbonfiber;grafting;interfaeialproperties碳纤维fCF1是2O世纪50年代后发展起来的一有化学气相沉积法[31、化学氧化及化学接枝l5】等.这种重要增强材料其复合材料的力学性能与碳纤维些方法都能不同程度地增加碳纤维的表面极性或比和基体的界面粘

6、结强度密切相关良好的界面结合表面积.提高其与树脂之间的界面性能其中.可以有效地传递载荷.从而提高材料的力学性能但“Grafting-to”方法是碳纤维化学接枝改性的重要研是.未经处理的碳纤维表面惰性大.与树脂基体的界究方向该方法利用羧基衍生反应f酰化、酯化)或加面结合较弱.从而影响了碳纤维复合材料优异性能成反应f大分子自由基加成、叠氮环加成1、硫醇偶联的充分发挥因此.通常要对碳纤维进行表面处理,反应将聚合物接枝到碳纤维表面,具有成本低,无需改善其复合材料的界面粘接质量,从而提高材料的长时间高温加热,主要工艺可在较短时间内完成等界面力学性能【1_2】常用的碳纤维表面改性方法主要特

7、点嘲另外.“Grafiing.to”方法获得的表面改性碳纤收稿日期:2011-05.11。收修改稿El期:2011-06—20。611航空科研基金fNo.200911)资助项目。通讯联系人。E-mail:songy@hit.edu.cn;会员登记号:E492156222M。第11期刘秀影等:氧化石墨烯接枝碳纤维新型增强体的制备与表征2129维增强体不仅与基体存在机械啮合作用.而且表面品的表面元素种类及含量,测试电压为15kV.所用大量活性官能团易与基体形成化学键.提高了碳纤电流为300mA:

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