酚醛樹脂表面處理劑對炭纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料界面強(qiáng)度的影響

   
       采用酚醛樹脂作為炭纖維表面處理劑，可以顯著提高多種炭纖維和環(huán)氧樹脂界面強(qiáng)度。通過XPS、AFM、SEM和層間剪切強(qiáng)度等方法，研究了不同濃度的酚醛樹脂表面處理劑對炭纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度，炭纖維表面元素和化學(xué)鍵組成的影響，以及炭纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料斷面觀形貌的變化。XPS和AFM分析結(jié)果表明酚醛樹脂和炭纖維表面發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，而且酚醛樹脂處理劑濃度越高，和炭纖維表面發(fā)生反應(yīng)的基團(tuán)也越多，表面越光滑平整，SEM和層間剪切強(qiáng)度研究表明酚醛樹脂處理后的復(fù)合材料界面粘結(jié)性能得到很大的改善，而且界面粘結(jié)性能強(qiáng)烈依靠處理劑濃度。

       涂層法是一種有效的纖維表面改性方法，其中聚合物涂層法工藝簡單、并可以顯著提高界面性能，因此應(yīng)用較多。用于纖維表面涂層的聚合物通常與基體樹脂具有相同的重復(fù)單元，或與纖維和樹脂均具有較好的粘結(jié)性。常用的涂層材料有偶聯(lián)劑、環(huán)氧樹脂、糠醇樹脂、聚乙烯醇和聚酰亞胺等，用于不同纖維的表面處理Li-sl。其中偶聯(lián)劑或鉻的絡(luò)合物主要用于炭纖維的表面處理，也有采用聚氨酯、聚吡咯、聚丙烯酸和聚馬來酸酐等提高界面性能的報(bào)道，但是目前尚無采用酚醛樹脂作為纖維表面處理劑的報(bào)道，采用酚醛樹脂作為纖維表面處理劑可以廣泛用于各種纖維的表面處理，效果明顯，成本低廉。

       本文中采用金屬有機(jī)高分子作為催化劑制備的酚醛樹脂，可以與炭纖維表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高炭纖維表面極性，從而顯著提高纖維層間剪切強(qiáng)度，并且不損傷纖維。通過復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度、XPS、AFM和SEM等方法，著重研究了酚醛樹脂作為處理劑對M40炭纖維表面元素和化學(xué)鍵組成、微觀形貌及其復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度和斷裂形貌的影響。

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