炭炭复合材料ppt课件.ppt

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1、第二部分　炭纤维表面改性处理表面改性目的1修复炭纤维的缺陷,改善表面孔隙结构,提高强度2清除表面杂质,增加表面粗糙度和表面积3提高炭纤维表面石墨微晶的取向度和石墨化度4引入纳米相纤维,提高界面结合力.表面改性方法炭纤维氧化处理气相氧化处理电化学氧化处理液相氧化处理炭纤维涂层处理气相沉积溶胶-凝胶法涂层电化学沉积与化学镀表面电聚合涂层偶联剂涂层聚合物涂层喷涂涂层表面掺杂处理表面生成晶须处理炭纤维表面化学改性及其结构与性能炭纤维表面自生C和SiC纳米改性的研究炭纤维表面改性对C/C复合材料性能的影响提纲1炭纤维表面化学改性及其结构与性能1.1炭纤维表面结构特性1.2硝酸氧化对

2、炭纤维表面结构与强度的影响1.3双氧水氧化对炭纤维的表面结构与强度的影响1.4PAN炭纤维氧化处理对表面结构的影响1.5电化学氧化对炭纤维的表面结构与强度的影响1.6CVD-pyc对纤维性能的影响目标内容探明不同化学和物理处理方法对炭纤维表面结构的影响，以及对炭纤维力学性能的影响机制。纤维比表面积和孔径分布测定：纤维的总表面积（TSA）、孔径分布（PSD）、BJH法总孔体积和DR法微孔表面积，由N2在77K时的吸附等温线获得，而N2的吸附等温线由Autosorb-1静态体积吸附分析仪测出。1.1炭纤维表面结构特性(1)HTA炭纤维的总表面积，总孔体积和微孔表面积都大于T70

3、0炭纤维。(2)T700和HTA两种纤维的孔径分布有显著差别，HTA纤维的分布峰值比T700纤维大得多。HTA纤维的累积吸附孔体积的增长也比T700纤维快。而且，HTA纤维的最大孔径比T700纤维的大得多。图1.1HTA纤维和T700的孔径分布曲线(a)和累积孔体积曲线(b)横坐标：孔直径，Å；纵坐标：孔体积，ml/gHTAHTAT700T700图1.2T700炭纤维HNO3氧化后的SEM照片abcd1.2硝酸氧化对炭纤维表面结构与强度的影响5min10min15min20min图1.3HTA炭纤维HNO3氧化后的SEM照片abcd5min10min15min20min表1

4、硝酸氧化前后炭纤维的力学性能机械性能氧化时间（min）05101520抗拉强度（Gpa）T700HTA2.5593.3292.0873.3212.6793.0012.6233.2652.5983.285弹性模量（Gpa）T700HTA180.8184.9179.0180.6180.3178.8171.3175.6165.9173.5图1.4不同硝酸氧化时间对炭纤维力学性能的影响图1.5T700炭纤维H2O2氧化前后的SEM照片abcd1.3双氧水氧化对炭纤维的表面结构与强度的影响去胶30min60min90minabcd图1.6HTA炭纤维H2O2氧化前后的SEM照片去胶3

5、0min60min90min表2双氧水氧化前后炭纤维的力学性能机械性能氧化时间（min）0306090120抗拉强度（Gpa）T700HTA2.5593.2292.3273.0092.3173.3252.3453.3362.4213.443弹性模量（Gpa）T700HTA180.8184.9180.0181.1169.5180.3169.5178.9177.0178.2图1.7双氧水氧化时间对炭纤维力学性能的影响炭纤维的表面液相氧化处理能够对其机械性能产生明显影响；T700纤维和HTA纤维的原始表面不同，在相同氧化处理条件下，纤维的抗拉强度和弹性模量的变化规律不同；液相表面

6、氧化处理初始阶段，表面活性点处的局部氧化刻蚀使纤维强度迅速下降；随着氧化继续进行，原始缺陷区域及整个炭纤维表面被氧化刻蚀趋于光滑，表面缺陷减少，因此强度又逐渐增加直到趋于稳定值。化学液相氧化小结1.4PAN炭纤维氧化处理对表面结构的影响通过对PAN-CF进行硝酸氧化处理，探讨氧化处理后表面微观结构，特别是微孔结构的变化，以揭示处理前后纤维性能改变的机制，并用于指导炭纤维的表面处理技术的改进。图1.8氧化前后CF表面SEM照片未氧化5min10min15min20min(1)表面形貌变化图1.9碳纤维硝酸处理前后表面红外光谱分析(a)处理前(b)处理后未经处理的碳纤维呈一条平

7、滑的曲线，无任何明显的吸收峰存在；氧化处理的碳纤维图谱中，有3650cm-1，3000cm-1和1690cm-1三个主要的吸收峰存在，分别对应酚类衍生物中-OH、羧基中的-OH及羧基中的C=O的拉伸振动；可以认为，经过硝酸氧化处理后，碳纤维表面变得粗糙，并产生了大量羧基、羟基等含氧基团。(2)炭纤维表面基团光谱分析图1.10碳纤维氧化前后表面结构的变化(3)炭纤维表面基团结构变化炭纤维导轮（阳极）固定装置导轮不锈钢氧化槽（阴极）电解质图1.16电化学氧化处理设备示意图1.5电化学氧化对炭纤维的表面结构与强度的影响(