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碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的界面改性

2021-06-01孙一剑吴举ElwathigHassan卿雪芹徐捷朱姝

高科技纤维与应用 2021年2期
关键词:碳纤维改性复合材料

孙一剑,吴举,,Elwathig A.M.Hassan, 卿雪芹,徐捷,朱姝

(1.东华大学 上海市高性能纤维复合材料省部共建协同创新中心,材料科学与工程学院,上海 201620;2.上海飞机制造有限公司,上海 200436;3.上海市第一人民医院松江南院,上海 201620)

0 引言

复合材料具有轻质高强的特性,可替代金属大幅减轻飞机结构重量,降低能耗,提高飞机寿命和安全性,自20世纪70年代以来就成为航空制造业的重要研究方向[1-2]。不同于主流的热固性复合材料,热塑性复合材料具有优异的抗冲击性能、良好的耐湿热性能、超短的成型周期、可回收利用二次加工等优点,引起学术界和飞机制造商等工业界的强烈关注,已经成为民用航空复合材料低成本化和高性能化的重要发展方向[3]。其中,连续碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料是一种极具潜力的高性能热塑性复合材料。其优异的耐高温性、阻燃性、耐磨性、耐化学腐蚀性和生物相容性等特点,使CF/PEEK在国内外航空航天、轨道交通、高端医疗等领域受到极大关注。

虽然CF/PEEK热塑性复合材料具有优异的性能,但是碳纤维表面的化学惰性和PEEK的疏水性导致纤维与基体界面结合困难[4],较差的界面性能影响了复合材料整体性能的发挥,需要对其进行界面改性。等离子体、电化学和强氧化溶液等多种处理方法已被用于改善界面间的相互作用,其中表面修饰是能够提高CF/PEEK的界面相互作用的同时保持纤维强度的改性方法之一[5-7]。Wei[8]等人用混酸超声处理碳纤维表面,碳纤维表面粗糙度最大,润湿性最好,拉伸性能最佳。……

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