稀土溶液對碳纖維增強熱塑性聚酰亞胺復合材料摩擦學性能的影響

      本文使用稀土溶液表面改性處理和空氣氧化處理方法來提高碳纖維增強聚酰亞胺復合材料界面粘著。比較了不同改性方法處理的碳纖維增強聚酰亞胺復合材料的機械性能和摩擦學性能。結果表明稀土改性處理可以顯著提高復合材料力學性能（拉伸性能）和摩擦磨損性能。

       聚酰亞胺(PI)具有突出的熱穩定性、良好的抗沖擊、抗輻射和耐溶劑性能，在高溫、高低壓和高速等極端環境下有很好的摩擦磨損性能，是一類很有潛力應用于摩擦學領域的基體材料。但純PI因較低的抗拉、抗壓強度，不適宜單獨作為摩擦材料使用，而加入增強纖維后可得到力學性能和摩擦性能優異的PI復合材料。碳纖維具有耐高溫、高強度、高彈性模量、抗蠕變等特點，是制備高性能樹脂基復合材料最常用的增強纖維，廣泛應用于汽車、建材、包裝、運輸、化工、造船、家具、航空、航天等領域。

      但是研究發現，碳纖維在未經表面處理前，其活性比表面積小，表面能低，在被用作復合材料的增強體時，往往因其與樹脂界面的粘合不好而影響其性能的發揮。為此，人們對碳纖維的表面進行了許多改性研究。目前，主要應用氧化法、沉積法、電聚合與電沉積法、等離子體處理等來改善碳纖維與聚合物基體的界面結合力，以提高碳纖維增強聚合物復合材料的綜合性能[7]。這些方法在一定程度上改善了界面相的結合力，提高了復合材料的使用價值，但達不到理想的效果，存在著效果不穩定、容易退化、對纖維損傷較大、加工性能差等缺點，致使復合材料的界面結合力較差，極大地限制了碳纖維／聚酰亞胺復合材料在各領域中的應用。

      本論文針對復合材料界面性質是影響其性能的關鍵因素，基于稀土溶液表面改性新技術，改善復合材料的界面結合性能，并深入研究了碳纖維／聚酰亞胺(CF/PI）復合材料的力學性能和摩擦學性能。通過實驗研究和理論分析，闡明稀土溶液對于碳纖維表面及其聚酰亞胺復合材料界面的結構與性質的作用機理，及其提高復合材料力學性能和摩擦學性能的作用機制，得到碳纖維／聚酰亞胺復合材料摩擦磨損性能隨試驗參數之間的變化規律。

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