第26卷 第4期
2006年8月
航 空 材 料 学 报沧州市朝阳小学
JOURNAL OF AERONAUTI CA L MATER I ALS
Vol .26,No .4Aug ust 2006
王晓洁1，梁国正1，张 炜2，尤丽虹2，谢炜2
(1.西北工业大学化学工程系，西安710072;2.西安航天复合材料研究所，西安710025) 摘要：采用扫描电镜、红外光谱、X 射线光电子能谱仪对T 700,T800212K,T80026K,T1000纤维表面状态及纤维与树脂基体的粘结性进行分析，并进行<150mm 容器力学性能考核。结果表明,T 700,T 1000纤维表面光滑,T 800212K,
T80026K 纤维表面有明显沟槽,T1000试验后表面出现沟槽,T 7002T 1000表面活性基团含量较高,T80021
2K 纤维最
低。T700,T 80026K,T 800212K,T1000纤维在Φ150mm 容器中强度转化率为89.7%,79.2%,79.1%,93.1%，分析认为纤维表面状态对其浸渍性有较大影响，改善浸润性是提高复合材料性能的关键因素之一。关键词：碳纤维；表面;SE M;XPS；容器 中图分类号:T B 332 文献标识码:A 文章编号:100525053(2006)0420119204
收稿日期223；修订日期522作者简介王晓洁(—)，女，博士，高级工程师,(2)x j @。
高性能碳纤维增强环氧树脂基复合材料(CF /
EP )由于具有高比强、高比模、尺寸稳定、热膨胀系数小等一系列优异特性，在航空航天高技术领域得到较为广泛的应用。在固体发动机燃烧室壳体方面，如美国的“三叉戟22”导弹、侏儒导弹、“大力神24”助推器、日本“M 25”、法国“阿里安25”，特别是反导拦截导弹，如ER I N T 低空拦截弹、THAAD 空空拦截弹、S M 23拦截弹等，为了满足高强度、高刚度要求，几乎都采用了碳纤维。
复合材料性能由纤维、基体和界面层三个主要组成部分决定，其中纤维与树脂间的界面在控制复合材料整体性能方面发挥着重要的作用[1～3] 。
一种好的复合材料在纤维和树脂之间必须形成有效的界面层，即要求纤维和树脂间有着良好的物理化学粘接，同时又要能进行足够的应力传递，抵制高载荷作用下的界面迅速开裂[4]
。众多碳纤维表面处理研究结果认为，纤维表面经化学或物理方法处理后，表面粗糙，对提高界面结合强度是有利的，但过强的粘结强度易造成应力集中，对复合材料特别是碳纤维这种质脆且对损伤非常敏感的材料的断裂韧性的提高是不利的，因此，得到高强度、高韧性复合材料界面性能就显得非常重要。随着产品性能要求的提高，纤维逐渐由T300过渡到T700,T800甚至T1000[5]。为了使高性能碳纤维的强度得到充分发挥，本工作运用扫描电子显微镜(SE M )、红外光谱
(I R ),X 射线光电子能谱(XPS )对几种碳纤维的表面状态进行分析
[6～8]
，并通过<150mm 压力容器考
核纤维力学性能及其与环氧基体的粘结特性。
1 实验部分
1.1 材料
实验所用碳纤维是东丽公司生产的，出厂指标见表1。
表1 碳纤维性能
Table 1 Property of ca rbon fibe r
1区212Fibe r Yield /tex D ensity
/g
cm -3
雅芳贿赂门Tensile strength/M Pa
Tensile modulus/GPa
T700212K 810.01.804900230T80026K 222.01.775010265T800212K
455.0
1.785030261T1000212K 493.3
对象数据库1.80
6300
270
树脂基体为环氧树脂及芳香胺固化剂，拉伸强
度90MPa；拉伸模量3.9GPa；延伸率3.0%。1.2 测试仪器及标准
扫描电子显微镜，日本S 22700型；红外光谱仪，美国PE 2983型;X 射线光电子能谱仪，美国PE 公司PH I 5400型；压力容器水压试验设备，西安航天复合材料研究所,G B6058—85。1.3 实验方法
碳纤维经树脂浸渍后连续缠绕在芯模上，经加热固化后，脱去芯模，通过水压爆破试验，在试验壳体上取样作扫描电镜分析。
棒棒tv:2004010:2001202
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